Evaluación del desempeño del recubrimiento nanoestructurado de ZrN-Si sobre acero inoxidable 316L mediante técnicas electroquímicas

Nanostructured coatings have been widely used by industry to improve the surface properties of materials. Among the most widely used coatings are transition metal nitrides with added silicon. These materials in the form of coatings have shown very good physical and chemical properties. In this work,...

Full description

Autores:
Corredor Tamayo, César Augusto
Rincón Corredor, Miguel Ángel
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2022
Institución:
Universidad Antonio Nariño
Repositorio:
Repositorio UAN
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.uan.edu.co:123456789/7205
Acceso en línea:
http://repositorio.uan.edu.co/handle/123456789/7205
Palabra clave:
Curva Tafel,
Desempeño electroquímico,
DRX,
EIS,
EDS,
Solución electrolítica,
Recubrimiento nanoestructurado,
circuito eléctrico equivalente.
TAFEL curve,
Electrochemical performance,
XRD,
EIS,
EDS,
Electrolytic Solution,
Nanostructured Coating,
Equivalent Electrical circuit.
Rights
openAccess
License
Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-NC-ND 4.0)
id UAntonioN2_f47d38d3ea2442dd7046629c9660faf4
oai_identifier_str oai:repositorio.uan.edu.co:123456789/7205
network_acronym_str UAntonioN2
network_name_str Repositorio UAN
repository_id_str
dc.title.es_ES.fl_str_mv Evaluación del desempeño del recubrimiento nanoestructurado de ZrN-Si sobre acero inoxidable 316L mediante técnicas electroquímicas
title Evaluación del desempeño del recubrimiento nanoestructurado de ZrN-Si sobre acero inoxidable 316L mediante técnicas electroquímicas
spellingShingle Evaluación del desempeño del recubrimiento nanoestructurado de ZrN-Si sobre acero inoxidable 316L mediante técnicas electroquímicas
Curva Tafel,
Desempeño electroquímico,
DRX,
EIS,
EDS,
Solución electrolítica,
Recubrimiento nanoestructurado,
circuito eléctrico equivalente.
TAFEL curve,
Electrochemical performance,
XRD,
EIS,
EDS,
Electrolytic Solution,
Nanostructured Coating,
Equivalent Electrical circuit.
title_short Evaluación del desempeño del recubrimiento nanoestructurado de ZrN-Si sobre acero inoxidable 316L mediante técnicas electroquímicas
title_full Evaluación del desempeño del recubrimiento nanoestructurado de ZrN-Si sobre acero inoxidable 316L mediante técnicas electroquímicas
title_fullStr Evaluación del desempeño del recubrimiento nanoestructurado de ZrN-Si sobre acero inoxidable 316L mediante técnicas electroquímicas
title_full_unstemmed Evaluación del desempeño del recubrimiento nanoestructurado de ZrN-Si sobre acero inoxidable 316L mediante técnicas electroquímicas
title_sort Evaluación del desempeño del recubrimiento nanoestructurado de ZrN-Si sobre acero inoxidable 316L mediante técnicas electroquímicas
dc.creator.fl_str_mv Corredor Tamayo, César Augusto
Rincón Corredor, Miguel Ángel
dc.contributor.advisor.spa.fl_str_mv Ríos Rojas, John Fredy
Vanegas Parra, Henry Samir
dc.contributor.author.spa.fl_str_mv Corredor Tamayo, César Augusto
Rincón Corredor, Miguel Ángel
dc.subject.es_ES.fl_str_mv Curva Tafel,
Desempeño electroquímico,
DRX,
EIS,
EDS,
Solución electrolítica,
Recubrimiento nanoestructurado,
circuito eléctrico equivalente.
topic Curva Tafel,
Desempeño electroquímico,
DRX,
EIS,
EDS,
Solución electrolítica,
Recubrimiento nanoestructurado,
circuito eléctrico equivalente.
TAFEL curve,
Electrochemical performance,
XRD,
EIS,
EDS,
Electrolytic Solution,
Nanostructured Coating,
Equivalent Electrical circuit.
dc.subject.keyword.es_ES.fl_str_mv TAFEL curve,
Electrochemical performance,
XRD,
EIS,
EDS,
Electrolytic Solution,
Nanostructured Coating,
Equivalent Electrical circuit.
description Nanostructured coatings have been widely used by industry to improve the surface properties of materials. Among the most widely used coatings are transition metal nitrides with added silicon. These materials in the form of coatings have shown very good physical and chemical properties. In this work, the effect of silicon (Si) incorporation on the chemical composition, microstructure and corrosion resistance of zirconium nitride (ZrN) coatings with different silicon contents was investigated. The elemental chemical composition was obtained by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) technique and the results showed that the atomic content of silicon in the coatings was increasing as a function of silicon pellets: for one silicon pellet 6 at.%, two pellets 11 at.% and three pellets 21 at.%. The microstructure of the samples was studied by X-ray diffraction technique (XRD). For the coating with a silicon atomic content of 0.0 at.%., the presence of a ZrN nanocrystalline phase with an fcc structure was observed. However, with the incorporation of silicon, the diffraction peaks were broad and of lower intensity, which is related to the formation of an amorphous Si3N4 phase and a decrease in the size of the ZrN crystallite. The functionality of the ZrN-Si coatings was evaluated from corrosion tests, using electrochemical techniques of potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy through equivalent electrical circuit fitting. The results showed that as the atomic content of silicon in the ZrN coating increased, the performance in the saline medium improved due to the formation of an amorphous Si3N4 phase that does not allow the diffusion of the electrolyte towards the substrate. Therefore, these coatings have potential applications as protective coatings.
publishDate 2022
dc.date.accessioned.none.fl_str_mv 2022-11-03T22:06:33Z
dc.date.available.none.fl_str_mv 2022-11-03T22:06:33Z
dc.date.issued.spa.fl_str_mv 2022-06-04
dc.type.spa.fl_str_mv Trabajo de grado (Pregrado y/o Especialización)
dc.type.coar.spa.fl_str_mv http://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.coarversion.none.fl_str_mv http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85
format http://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.identifier.uri.none.fl_str_mv http://repositorio.uan.edu.co/handle/123456789/7205
dc.identifier.bibliographicCitation.spa.fl_str_mv Echeverria, M. I., Núñez Solís, E., & Huerta Ibáñez, J. M. (Marzo 2010). Manual ACEROS INOXIDABLES. INDURA S.A.
ASM International (Ed.). (1990). ASM Metals Handbook Volume 1 - Properties and Selection Iron (1st ed., Vol. 1). ASM International. https://www.asminternational.org/home//journal_content/56/10192/06181G/PUBLIC ATION
Musil J. Hard nanocomposite coatings: Thermal stability, oxidation resistance and toughness. Surf Coatings Technol. 2012; 207:50–65.
Bonnet artículos y suministros. (1967). clasificación de aceros. aceros inoxidables.
. NKS de México, N. (2021). aceros inoxidables 316 y 316L. NKS.COM.
Cotton, F. A, Wilkinson, G. y Murillo, C. A. (1999). Advanced Inorganic Chemistry (6th ed.). New York: Wiley. ISBN 0-471-19957-5
. Daniel R, Musil J. Novel Nanocomposite Coatings: Advances and Industrial Applications. 1st edit. Pan Stanford Publishing; 2013. p. 310.
Vepřek S. The search for novel, superhard materials. J Vac Sci Technol A Vacuum, Surfaces, Film. 1999;17(5):2401–20.
. Gao B, Li X, Ding K, Huang C, Li Q, Chu PK, et al. Recent progress in nanostructured transition metal nitrides for advanced electrochemical energy storage. J Mater Chem A. 2019;7(1):14–37.
Arias DF, Arango YC, Devia A. Study of TiN and ZrN thin films grown by cathodic arc technique. Appl Surf Sci. 2006;253(4):1683–90.
dc.identifier.instname.spa.fl_str_mv instname:Universidad Antonio Nariño
dc.identifier.reponame.spa.fl_str_mv reponame:Repositorio Institucional UAN
dc.identifier.repourl.spa.fl_str_mv repourl:https://repositorio.uan.edu.co/
url http://repositorio.uan.edu.co/handle/123456789/7205
identifier_str_mv Echeverria, M. I., Núñez Solís, E., & Huerta Ibáñez, J. M. (Marzo 2010). Manual ACEROS INOXIDABLES. INDURA S.A.
ASM International (Ed.). (1990). ASM Metals Handbook Volume 1 - Properties and Selection Iron (1st ed., Vol. 1). ASM International. https://www.asminternational.org/home//journal_content/56/10192/06181G/PUBLIC ATION
Musil J. Hard nanocomposite coatings: Thermal stability, oxidation resistance and toughness. Surf Coatings Technol. 2012; 207:50–65.
Bonnet artículos y suministros. (1967). clasificación de aceros. aceros inoxidables.
. NKS de México, N. (2021). aceros inoxidables 316 y 316L. NKS.COM.
Cotton, F. A, Wilkinson, G. y Murillo, C. A. (1999). Advanced Inorganic Chemistry (6th ed.). New York: Wiley. ISBN 0-471-19957-5
. Daniel R, Musil J. Novel Nanocomposite Coatings: Advances and Industrial Applications. 1st edit. Pan Stanford Publishing; 2013. p. 310.
Vepřek S. The search for novel, superhard materials. J Vac Sci Technol A Vacuum, Surfaces, Film. 1999;17(5):2401–20.
. Gao B, Li X, Ding K, Huang C, Li Q, Chu PK, et al. Recent progress in nanostructured transition metal nitrides for advanced electrochemical energy storage. J Mater Chem A. 2019;7(1):14–37.
Arias DF, Arango YC, Devia A. Study of TiN and ZrN thin films grown by cathodic arc technique. Appl Surf Sci. 2006;253(4):1683–90.
instname:Universidad Antonio Nariño
reponame:Repositorio Institucional UAN
repourl:https://repositorio.uan.edu.co/
dc.language.iso.spa.fl_str_mv spa
language spa
dc.rights.none.fl_str_mv Acceso abierto
dc.rights.license.spa.fl_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.uri.spa.fl_str_mv https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.rights.accessrights.spa.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coar.spa.fl_str_mv http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
rights_invalid_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-NC-ND 4.0)
Acceso abierto
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
eu_rights_str_mv openAccess
dc.coverage.spatial.spa.fl_str_mv Colombia(Bogotá,Dc)
dc.publisher.spa.fl_str_mv Universidad Antonio Nariño
dc.publisher.program.spa.fl_str_mv Ingeniería Electromecánica
dc.publisher.faculty.spa.fl_str_mv Facultad de Ingeniería Mecánica, Electrónica y Biomédica
dc.publisher.campus.spa.fl_str_mv Bogotá - Sur
institution Universidad Antonio Nariño
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.uan.edu.co/bitstreams/32e4f345-843e-4fee-89af-ae7f1e55402e/download
https://repositorio.uan.edu.co/bitstreams/369b8659-edf6-4f34-9050-b1f6d774a706/download
https://repositorio.uan.edu.co/bitstreams/e8c3260b-5481-41e8-b16d-47478ed61186/download
https://repositorio.uan.edu.co/bitstreams/94e370d3-5888-4f53-b74e-89b97a214d34/download
bitstream.checksum.fl_str_mv 32035159a496f839f8a484278b1fc99e
f440e8c17fb8b8c826ccb7d2165e8b41
1d6b6ec8fc75ba789d5bf4033642b1e1
9868ccc48a14c8d591352b6eaf7f6239
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositorio Institucional UAN
repository.mail.fl_str_mv alertas.repositorio@uan.edu.co
_version_ 1814300320446021632
spelling Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-NC-ND 4.0)Acceso abiertohttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Ríos Rojas, John FredyVanegas Parra, Henry SamirCorredor Tamayo, César AugustoRincón Corredor, Miguel Ángel1043162880510431618326Colombia(Bogotá,Dc)2022-11-03T22:06:33Z2022-11-03T22:06:33Z2022-06-04http://repositorio.uan.edu.co/handle/123456789/7205Echeverria, M. I., Núñez Solís, E., & Huerta Ibáñez, J. M. (Marzo 2010). Manual ACEROS INOXIDABLES. INDURA S.A.ASM International (Ed.). (1990). ASM Metals Handbook Volume 1 - Properties and Selection Iron (1st ed., Vol. 1). ASM International. https://www.asminternational.org/home//journal_content/56/10192/06181G/PUBLIC ATIONMusil J. Hard nanocomposite coatings: Thermal stability, oxidation resistance and toughness. Surf Coatings Technol. 2012; 207:50–65.Bonnet artículos y suministros. (1967). clasificación de aceros. aceros inoxidables.. NKS de México, N. (2021). aceros inoxidables 316 y 316L. NKS.COM.Cotton, F. A, Wilkinson, G. y Murillo, C. A. (1999). Advanced Inorganic Chemistry (6th ed.). New York: Wiley. ISBN 0-471-19957-5. Daniel R, Musil J. Novel Nanocomposite Coatings: Advances and Industrial Applications. 1st edit. Pan Stanford Publishing; 2013. p. 310.Vepřek S. The search for novel, superhard materials. J Vac Sci Technol A Vacuum, Surfaces, Film. 1999;17(5):2401–20.. Gao B, Li X, Ding K, Huang C, Li Q, Chu PK, et al. Recent progress in nanostructured transition metal nitrides for advanced electrochemical energy storage. J Mater Chem A. 2019;7(1):14–37.Arias DF, Arango YC, Devia A. Study of TiN and ZrN thin films grown by cathodic arc technique. Appl Surf Sci. 2006;253(4):1683–90.instname:Universidad Antonio Nariñoreponame:Repositorio Institucional UANrepourl:https://repositorio.uan.edu.co/Nanostructured coatings have been widely used by industry to improve the surface properties of materials. Among the most widely used coatings are transition metal nitrides with added silicon. These materials in the form of coatings have shown very good physical and chemical properties. In this work, the effect of silicon (Si) incorporation on the chemical composition, microstructure and corrosion resistance of zirconium nitride (ZrN) coatings with different silicon contents was investigated. The elemental chemical composition was obtained by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) technique and the results showed that the atomic content of silicon in the coatings was increasing as a function of silicon pellets: for one silicon pellet 6 at.%, two pellets 11 at.% and three pellets 21 at.%. The microstructure of the samples was studied by X-ray diffraction technique (XRD). For the coating with a silicon atomic content of 0.0 at.%., the presence of a ZrN nanocrystalline phase with an fcc structure was observed. However, with the incorporation of silicon, the diffraction peaks were broad and of lower intensity, which is related to the formation of an amorphous Si3N4 phase and a decrease in the size of the ZrN crystallite. The functionality of the ZrN-Si coatings was evaluated from corrosion tests, using electrochemical techniques of potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy through equivalent electrical circuit fitting. The results showed that as the atomic content of silicon in the ZrN coating increased, the performance in the saline medium improved due to the formation of an amorphous Si3N4 phase that does not allow the diffusion of the electrolyte towards the substrate. Therefore, these coatings have potential applications as protective coatings.Los recubrimientos nanoestructurados han sido ampliamente utilizados por la industria para mejorar las propiedades superficiales de los materiales. Entre los recubrimientos más usados encontramos a los nitruros de metales de transición con adición de silicio. Estos materiales en forma de recubrimiento han mostrado muy buenas propiedades físicas y químicas. En este trabajo, el efecto de la incorporación de silicio (Si) en la composición química, microestructural y resistencia a la corrosión en recubrimientos de nitruro de zirconio (ZrN) con diferentes contenidos de silicio fue investigado. La composición química elemental fue obtenida por medio de la técnica de espectroscopia de rayos X de dispersión de energía (EDS) y los resultados mostraron que el contenido atómico de silicio en los recubrimientos fue aumentando en función de las pastillas de silicio: para una pastilla de silicio 6 at.%, dos pastillas 11 at.% y tres pastillas 21 at.%. La microestructura de las muestras fue estudiada por medio de la técnica de difracción de rayos X (DRX). Para el recubrimiento con un contenido atómico de silicio del 0 at.%., se observó la presencia de una fase nanocristalina de ZrN con una estructura fcc. Por lo tanto, a la incorporación de Si, los picos de difracción fueron anchos y de menor intensidad, esto está relacionado con la formación de una fase amorfa de Si3N4 y una disminución en el tamaño del cristalito de ZrN. La funcionalidad de los recubrimientos de ZrN-Si, fue evaluada a partir de pruebas de corrosión, haciendo uso de las técnicas electroquímicas de polarización potenciodinámica y espectroscopia de impedancia electroquímica a través del ajuste por circuito eléctrico equivalente. Los resultados mostraron que mejoraba el desempeño del recubrimiento en un medio salino acuoso, a medida que incrementaba el contenido de Si en el recubrimiento ZrN, lo cual, es debido a la formación de una fase amorfa Si3N4 que no permite la difusión del electrolito hacia el sustrato. Por lo tanto, estos recubrimientos tienen potenciales aplicaciones como recubrimientos protectores.Ingeniero(a) Electromecánico(a)PregradoPresencialInvestigaciónspaUniversidad Antonio NariñoIngeniería ElectromecánicaFacultad de Ingeniería Mecánica, Electrónica y BiomédicaBogotá - SurCurva Tafel,Desempeño electroquímico,DRX,EIS,EDS,Solución electrolítica,Recubrimiento nanoestructurado,circuito eléctrico equivalente.TAFEL curve,Electrochemical performance,XRD,EIS,EDS,Electrolytic Solution,Nanostructured Coating,Equivalent Electrical circuit.Evaluación del desempeño del recubrimiento nanoestructurado de ZrN-Si sobre acero inoxidable 316L mediante técnicas electroquímicasTrabajo de grado (Pregrado y/o Especialización)http://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85GeneralORIGINAL2022_Acta_Corredor-Rincon.pdf2022_Acta_Corredor-Rincon.pdfActa de sustentación de tesisapplication/pdf726685https://repositorio.uan.edu.co/bitstreams/32e4f345-843e-4fee-89af-ae7f1e55402e/download32035159a496f839f8a484278b1fc99eMD512022_autorizacion.pdf2022_autorizacion.pdfAutorización autoresapplication/pdf181859https://repositorio.uan.edu.co/bitstreams/369b8659-edf6-4f34-9050-b1f6d774a706/downloadf440e8c17fb8b8c826ccb7d2165e8b41MD522022_TIG -Corredor-Rincon.pdf2022_TIG -Corredor-Rincon.pdfTrabajo de gradoapplication/pdf3562331https://repositorio.uan.edu.co/bitstreams/e8c3260b-5481-41e8-b16d-47478ed61186/download1d6b6ec8fc75ba789d5bf4033642b1e1MD53CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.uan.edu.co/bitstreams/94e370d3-5888-4f53-b74e-89b97a214d34/download9868ccc48a14c8d591352b6eaf7f6239MD54123456789/7205oai:repositorio.uan.edu.co:123456789/72052024-10-09 22:43:50.239https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/Acceso abiertorestrictedhttps://repositorio.uan.edu.coRepositorio Institucional UANalertas.repositorio@uan.edu.co