Investigación de recubrimientos híbridos Ti/Al2O3 + TiO2 y Ti + TiO2/Al2O3 + TiO2 como protección de ultra

Scientific Reports volumen 12, Número de artículo: 19363 (2022) Citar este artículo

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La baja resistencia a la corrosión es un problema significativo de las aleaciones de magnesio, particularmente las aleaciones ultraligeras de magnesio y litio. El tratamiento de la superficie es una forma de mejorar su resistencia a la corrosión. El artículo presenta los resultados de ensayos de recubrimientos de Ti/Al2O3 + TiO2 y Ti + TiO2/Al2O3 + TiO2 obtenidos en un proceso híbrido combinando métodos PVD y ALD y recubrimiento ALD de tipo Al2O3 + TiO2 obtenido sobre AE42 (Mg–4Li–2RE) y LAE442 (Mg–4Li–4Al–2RE). Los estudios estructurales se realizaron mediante microscopía electrónica de barrido y transmisión (SEM y TEM), microscopía de fuerza atómica y métodos espectroscópicos EDS y XPS. Se realizaron pruebas potenciodinámicas y espectroscopia de impedancia electroquímica EIS en solución de NaCl 0,05 M para determinar las propiedades electroquímicas de los materiales ensayados. Además, se realizaron pruebas de humectabilidad superficial y propiedades tribológicas utilizando el método ball-on-disc. Con base en el análisis de las curvas de polarización anódica y el análisis de Tafel, se encontró que el recubrimiento de Ti + TiO2/Al2O3 + TiO2 mostró las mejores propiedades potenciodinámicas en ambos sustratos. En particular, sobre el sustrato de magnesio-litio, el valor de la resistencia a la polarización de este recubrimiento híbrido es Rpol = 14 × 103 Ω × cm2, y el valor de la corriente de corrosión es jcorr = 0,4 µA/cm2. Para el sustrato LAE442 sin recubrimiento, la resistencia a la polarización es Rpol = 1,05 × 103 Ω × cm2 y el valor de la corriente de corrosión es jcorr = 5,49 µA/cm2. Esta mejora se debe al efecto sinérgico de las tecnologías combinadas de PVD y ALD. El estudio confirmó el impacto de los recubrimientos híbridos en la mejora de las propiedades anticorrosivas y tribológicas de las aleaciones de magnesio ultraligeras.

Durante muchos años, debido a sus excelentes propiedades, como la alta resistencia específica, la alta capacidad de amortiguación y la reciclabilidad requerida y la baja densidad, las aleaciones de magnesio y litio se han utilizado ampliamente principalmente en la industria automotriz y electrónica de consumo de uso común. La adición de litio en las aleaciones de magnesio da como resultado una mejor formabilidad y una densidad muy baja. Por el contrario, agregar aluminio a las aleaciones de Mg-Li mejora la resistencia y aumenta ligeramente la densidad, lo que reduce el alargamiento. Aparte de estas indudables ventajas, la aleación de Mg-Li presenta los siguientes inconvenientes: baja dureza y escasa resistencia a la corrosión. Si bien las propiedades mecánicas de las aleaciones de magnesio se pueden mejorar de manera efectiva modificando la composición química y el tratamiento térmico y plástico, un gran problema es la mejora de su resistencia a la corrosión1,2,3,4,5.

Para ello, cada vez se utiliza más el tratamiento superficial de estos materiales, buscando materiales de recubrimiento óptimos en un sistema monofásico o multifásico. El gran problema es encontrar un revestimiento o sistema de capas que sea "multifuncional", es decir, resistente no solo a la corrosión sino también químicamente estable, no tóxico, que tenga buenas propiedades ópticas y eléctricas, excelentes propiedades hidrofílicas e hidrofóbicas y buena fotocatalítica. propiedades después de la exposición a la luz ultravioleta. El análisis de los trabajos de investigación muestra que se puede garantizar una gama tan amplia de propiedades fisicoquímicas, en particular, mediante óxidos metálicos obtenidos por métodos de deposición física de vapor (PVD) y deposición química de vapor (CVD), incluida la técnica de deposición atómica de capas ALD6 ,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23.

Entre los recubrimientos obtenidos por el método PVD sobre sustrato de aleaciones de magnesio AZ91D con excelentes propiedades fisicoquímicas, alta resistencia a la corrosión, dureza y resistencia a la abrasión, se puede distinguir el recubrimiento de ZrO2 aplicado con la técnica RFPVD, lo cual fue confirmado por los autores en10. Otro recubrimiento PVD que, en particular, mejora la resistencia a la corrosión es el recubrimiento ZnO y el recubrimiento dúplex ZnO/MWCNT. En el trabajo de investigación11 se encontró que la capa de MWCNT químicamente inerte obtenida por recubrimiento por inmersión rellenaba las imperfecciones (microporos y microfisuras) del recubrimiento de ZnO obtenido por la técnica PVD, evitando la formación de centros de corrosión en el recubrimiento, aumentando así la corrosión. resistencia, en este caso, fue el sustrato de aleación magnesio Mg–0.8Ca–3Zn. Usando el método de pulverización catódica con magnetrón PVD, como parte de la investigación en 12, se aplicaron varios recubrimientos al sustrato de la aleación Mg-3Sn: una capa de Si1−xCx, un recubrimiento de Si1−xCx con una capa intermedia de Mg y una combinación de Mg/ Capas de AlTi/Si1−xCx. Los autores demostraron que el recubrimiento de Si1−xCx mejoró la conductividad térmica del material y su resistividad eléctrica y resistencia a la corrosión sin reducir las propiedades de la propia aleación de magnesio. A su vez, la capa intermedia de AlTi mejoró la adhesión del recubrimiento al material base12.

Uno de los métodos prometedores para producir este tipo de materiales de recubrimiento, además de las técnicas de PVD, es el método de deposición atómica de capas de ALD, que permite obtener capas de alta calidad y espesor controlado, incluso sobre superficies con formas complejas. Con este método, podemos obtener muchos óxidos, TiO2, ZrO2, SiO2, CeO2 y Al2O3, que principalmente brindan alta resistencia a la corrosión y resistencia a la abrasión, alta estabilidad química y térmica, estabilidad eléctrica y aislamiento térmico, alta dureza y resistencia. En 13, los autores mostraron una mejora en la resistencia a la corrosión de la aleación de magnesio AZ31 con un recubrimiento de ZrO2 de 100 nm de espesor. Muchos estudios muestran que la fase de TiO2, en particular con una estructura amorfa, tiene excelentes propiedades anticorrosivas como capa única (aplicada sobre una aleación de magnesio—work14) o como capa de sellado en un recubrimiento híbrido PVD/ALD Recubrimiento PVD (obtenido sobre sustratos de acero resistente a la corrosión y aleaciones de aluminio 15,16). Los autores confirmaron las ventajas de los recubrimientos híbridos PVD/ALD en varios sustratos al probar los siguientes sistemas de recubrimiento: CrN/Al2O3 + TiO2, TiAlN + TiN/Al2O3, TiCN/Al2O3 y el recubrimiento bimodal TiO2/nanoTiO2. Los sistemas de recubrimiento multicapa discutidos conducen a un aumento en la resistencia a la corrosión y una disminución en la densidad de corriente de corrosión del recubrimiento. En relación con el sustrato, la resistencia a la corrosión de tales recubrimientos aumenta en varias decenas de por ciento. Además, las fases de nitruro aplicadas obtenidas por técnicas de PVD en estos sistemas de recubrimiento elevan la dureza de todo el sistema, contribuyendo así a un aumento de la resistencia a la abrasión. En algunos casos, también se ha observado una hidrofobicidad mejorada15,16,17,18,19,20,21,22.

El análisis de la literatura anterior muestra que los recubrimientos híbridos multicapa brindan una mejor resistencia a la corrosión del material que las capas individuales porque la capa externa llena las discontinuidades en la capa intermedia, sellándola y eliminando la posibilidad de que el agente corrosivo penetre el recubrimiento en el sustrato a través de defectos en el intermedio. capa. También se han notado propiedades de barrera aumentadas de penetración del agente corrosivo para recubrimientos ALD en sistemas multicapa. Por lo general, la capa de Al2O3 como excelente barrera de permeación se combina con otra capa químicamente más duradera, por ejemplo, nanolaminados de Al2O3 + SiO2, Al2O3 + TiO2, Al2O3 + HfO2 y Al2O3 + ZrO2. Además de combinar buenas propiedades de barrera con su durabilidad química, otra razón sugerida para mejorar las propiedades funcionales de los sistemas de recubrimiento probados es la eliminación de defectos en el recubrimiento al separar las capas cristalizadas de las amorfas23.

Como resultado del análisis de la literatura y con base en su investigación14,15,16, los autores del presente trabajo aplicaron los siguientes sistemas de recubrimiento a sustratos de aleación de magnesio, que aún no han sido investigados:

Ti/Al2O3 + TiO2 y Ti + TiO2/Al2O3 + TiO2 se obtuvieron mediante un método híbrido PVD/ALD.

Recubrimiento de Al2O3/TiO2 obtenido mediante una única técnica ALD.

En estos sistemas híbridos, la capa de Ti (PVD) tiene la función de mejorar la adherencia del recubrimiento al sustrato. A su vez, la capa de PVD TiO2 debe asegurar una adecuada durabilidad y resistencia a la corrosión de los materiales ensayados. Por otro lado, las capas de ALD, entre ellas el Al2O3, una excelente barrera de permeabilidad, y el TiO2, químicamente más duradero y con alta resistencia a la corrosión, aseguran un sellado adecuado de los recubrimientos PVD en el sistema híbrido. Además, se probó el recubrimiento ALD de técnica única para comparar. La novedad de este trabajo es que sobre este tipo de sustratos no se han aplicado y estudiado con tanto detalle tales sistemas de recubrimiento compuestos por estas fases (capas). Por lo tanto, este estudio investiga la estructura y las propiedades funcionales de los recubrimientos Ti/Al2O3 + TiO2 y Ti + TiO2/Al2O3 + TiO2 obtenidos por el método híbrido PVD/ALD y el recubrimiento Al2O3/TiO2 obtenido por una sola técnica ALD sobre sustratos de aleación de magnesio.

Los recubrimientos se realizaron sobre sustratos de aleaciones de magnesio del tipo AE42 (Mg–4Al–2RE) y LAE442 (Mg–4Li–4Al–2RE). Se utilizaron muestras de sustrato redondas con un diámetro de 14 mm y un espesor de aproximadamente 5 mm. Antes del recubrimiento, los sustratos se trituraron y finalmente se pulieron con un abrasivo de 1 µm. Antes del recubrimiento, las muestras se enjuagaron en un baño ultrasónico con acetona y se secaron con aire comprimido.

Recubrimientos como Ti/Al2O3 + TiO2 y Ti + TiO2/Al2O3 + TiO2 se obtuvieron mediante el método híbrido PVD/ALD. También se depositó un recubrimiento de Al2O3/TiO2 con una sola técnica ALD. Las capas de Ti y TiO2 se depositaron mediante pulverización catódica con magnetrón MS-PVD utilizando un dispositivo Kurt J Lesker PVD 75 (Clairton, PA, EE. UU.). La deposición de las capas con el método MS-PVD fue precedida por calentamiento de los sustratos a 100 °C y limpieza con argón ionizante. Los parámetros del proceso se presentan en la Tabla 1.

Se utilizó un reactor Beneq P400 (Espoo, Finlandia) para depositar las bicapas ALD Al2O3 + TiO2. Las corridas de calibración para Al2O3 y TiO2 y Al2O3 + TiO2—bicapa se realizaron antes de la corrida de muestra. El grosor y el índice de reflexión se midieron a partir de piezas de monitor de silicio de las ejecuciones utilizando elipsometría. El diseño de experimentos incluye una ejecución de muestra en total, como se muestra en la Tabla 2.

Las observaciones de la estructura de los materiales probados, los mecanismos de corrosión y los mecanismos de desgaste tribológico se realizaron utilizando un microscopio electrónico de barrido (SEM) Zeiss Supra 35 (Zeiss, Oberkochen, Alemania). La investigación se llevó a cabo utilizando la detección de electrones retrodispersados (detectores SE e InLens), y la composición química en las microrregiones se analizó utilizando la detección de energía de rayos X característica (EDS). Las pruebas se realizaron en un rango de voltaje de aceleración de 5 a 20 kV.

Los estudios de morfología se realizaron utilizando el microscopio de fuerza atómica (AFM) Park System XE-100 (Suwon, Corea) en un modo sin contacto. Se utilizó un modo sin contacto con una constante elástica de sonda de 40 N/m y una frecuencia de resonancia de 300 kHz.

Las pruebas de películas delgadas de la sección transversal de recubrimientos híbridos se llevaron a cabo utilizando el microscopio electrónico de transmisión y barrido de alta resolución Titan 80-300 (S / TEM) de FEI (Eindhoven, Países Bajos). La espectroscopia EDS se utilizó para analizar la composición química en microrregiones. Las pruebas se realizaron a un voltaje de aceleración de 300 kV.

La composición química superficial se analizó por el método XPS utilizando un espectrómetro de fotoelectrones (ESCA/XPS) con un analizador semiesférico EA15 (PREVAC). La fuente de radiación Mg Kα (1253,6 eV) fue la lámpara RS 40B1 (PREVAC) con una potencia de 180 W. La resolución energética del espectrómetro para la línea Ag 3d5/2 fue de 0,9 eV (para el analizador energía de transición igual a 100 eV). El espectrómetro se ha calibrado según la norma ISO 15472: 2010. El nivel de vacío durante la medición del espectro fue de aproximadamente 1 × 10–9 mbar.

Los estudios de propiedades electroquímicas se realizaron con el método potenciodinámico y espectroscopia de impedancia electroquímica EIS en solución de NaCl 0,05 M utilizando el potenciostato/galvanostato ATLAS 0531EU de Atlas Sollich (Rębiechowo, Polonia). Las pruebas de corrosión se realizaron en un sistema de tres electrodos: el electrodo de referencia fue un electrodo de Ag/AgCl y el electrodo auxiliar fue de alambre de acero inoxidable. Los ensayos de resistencia a la corrosión se realizaron en dos etapas:

Determinación del potencial de circuito abierto (Eocp) durante 1 h;

El método potenciodinámico desde el potencial de inicio Estart = Eocp–100 mV hasta Efinish = 1 V o densidad de corriente 1 mA/cm2, la tasa de aumento del potencial fue de 1 mV/s.

Las magnitudes eléctricas características que describen la resistencia a la corrosión, es decir, la densidad de corriente (jcorr) y el potencial de corrosión (Ecorr), así como la resistencia a la polarización (Rpol), se determinaron utilizando el método Tafel y el software AtlasLab.

El segundo método de investigación fue la espectroscopia de impedancia (EIS), en la que, primero, durante 15 min, las muestras se estabilizaron en el ambiente de prueba sin flujo de corriente y luego con flujo forzado a través de un sistema de CA solidificado a una amplitud de 10 mV en la frecuencia rango de 100 kHz a 10 MHz. Los resultados se presentan en forma de gráficos de Nyquist y Bode. Para reproducir fielmente las relaciones que aparecían en el proceso electroquímico examinado, se les asignó un sistema eléctrico sustituto, utilizando el software AtlasLab y EC-Lab, en el que las curvas generadas numéricamente se ajustaron a las registradas en el experimento, y además de las típicas resistencias y un inductor, se utilizaron elementos CPE de fase fija (CPE) (Constant Phase Element).

Las propiedades tribológicas de los recubrimientos se determinaron mediante el método de bola en placa utilizando un tribómetro estándar CSM Instruments. La contramuestra fue una bola de carburo cementado WC-Co con un diámetro de 6 mm. Las condiciones de prueba fueron las siguientes: temperatura ambiente, humedad aprox. 50 %, velocidad lineal v = 0,5 cm/s, fuerza normal Fn = 0,5 N, diámetro del recorrido de limpieza 5 mm. El número máximo de ciclos es 500, con un ciclo que constituye una revolución completa de la muestra de prueba. La fuerza de fricción se registró durante la prueba y se determinó el coeficiente de fricción µ.

Como resultado de la investigación sobre la morfología de los recubrimientos híbridos, se encontró que los recubrimientos tienen una estructura compacta sin poros ni discontinuidades (Fig. 1). Hay irregularidades (arañazos) en la superficie de los recubrimientos probados, que son los residuos de la preparación del sustrato para el recubrimiento mediante esmerilado y pulido. Con base en el análisis de los resultados de los estudios de morfología en el microscopio de fuerza atómica AFM, se encontró que el tipo de sustrato cubierto afecta significativamente la morfología. Ambos recubrimientos híbridos probados en el sustrato hecho de aleación de magnesio sin litio AE42 (Fig. 1a, c) muestran una estructura granular en la nanoescala con un tamaño de grano promedio de aproximadamente 80 nm. En el caso de sustratos hechos de aleaciones de magnesio con litio LAE442, la morfología de los recubrimientos ensayados está compuesta por clusters con un tamaño de 300-800 nm que consisten en sub-granos con un tamaño en el rango de 160 a 260 nm (Fig. 1b, d). El análisis de la composición química mediante el método EDS en las superficies probadas confirmó la presencia de elementos de titanio y aluminio adecuados para recubrimientos híbridos. Además, hay una intensa reflexión del sustrato de magnesio (Fig. 2).

Morfología de los recubrimientos PVD/ALD (SEM, AFM): (a) Ti/Al2O3 + TiO2 en AE42, (b) Ti/Al2O3 + TiO2 en LAE442, (c) Ti + TiO2/Al2O3 + TiO2 en AE42, (d) ; Ti + TiO2/Al2O3 + TiO2 en LAE442.

Gráfico de dispersión de energía de rayos X del área que se muestra en la Fig. 1.

El examen de la estructura de películas delgadas de la sección transversal de ambos recubrimientos híbridos sobre sustrato de aleación AE 42 en un microscopio electrónico de transmisión de alta resolución confirmó la estructura en capas de los recubrimientos (Figs. 3, 4). El espesor de las capas de PVD es Ti = 31 nm y TiO2 = 92 nm en los recubrimientos Ti/Al2O3 + TiO2 y Ti + TiO2/Al2O3 + TiO2, respectivamente. Los espesores de las capas ALD son respectivamente Al2O3 = 20 nm y TiO2 = 40 nm y son consistentes con las suposiciones y mediciones elipsométricas del espesor de las capas de control sobre sustratos de silicio. Ambas capas obtenidas por el método PVD muestran estructuras cristalinas. El análisis estructural mediante difracción de electrones mostró que la capa de titanio en el recubrimiento de Ti/Al2O3 + TiO2 tiene una red hexagonal (P63/mmc) Ti-α, mientras que el óxido de titanio en el recubrimiento de Ti + TiO2/Al2O3 + TiO2 tiene una red tetragonal ( P42mnm) TiO2-rutilo.

Estructura (HR-TEM) de recubrimiento híbrido Ti/Al2O3 + TiO2 sobre sustrato de aleación AE 42: (a) toda la sección transversal del recubrimiento, (b) capa de Ti (con patrón de difracción).

Estructura (HR-TEM) del recubrimiento híbrido Ti + TiO2/Al2O3 + TiO2 sobre sustrato de aleación AE 42: (a) toda la sección transversal del recubrimiento, (b) capa de TiO2 PVD (con patrón de difracción) (c,d) Capas Al2O3 + TiO2 ALD.

Además, con base en la investigación presentada, no es fácil distinguir el límite de fase entre la capa de titanio y el óxido de titanio en la bicapa Ti + TiO2 obtenida por la técnica PVD. Las observaciones de la estructura de las capas de ALD en el campo claro con alta resolución nos permitieron establecer que muestran la presencia de cristales cúbicos individuales en la matriz amorfa (Fig. 4c, d). Los tamaños de los cristalitos varían de 4 a 8 nm. La estructura obtenida resulta de la nucleación de fases cristalinas en una matriz amorfa.

Además, el análisis de la composición química en las microáreas confirmó la presencia de elementos químicos adecuados para una determinada capa (Fig. 5). Los espectrogramas de las áreas de capas de óxido de titanio (Fig. 5a,c) (micro-áreas X1 y X3 según (Fig. 4a) están dominados por reflejos de titanio. Por otro lado, en el espectro EDS del óxido de aluminio micro-área (Fig. 5b) (micro-área X2), el reflejo del aluminio domina. Todos los espectros tienen reflejos de oxígeno y magnesio. La presencia de magnesio en el área de recubrimiento es sin duda un efecto secundario de la preparación de una película delgada. preparación para la prueba en un microscopio TEM utilizando el método de grabado de iones FIB Por otro lado, el oxígeno es un componente de los recubrimientos probados.

Gráfico de dispersión de energía de rayos X como la Fig. 4a del área: (a) X1, (b) X2, (c) X3.

Las investigaciones TEM del recubrimiento híbrido Ti + TiO2/Al2O3 + TiO2 sobre sustrato de aleación de magnesio-litio de tipo LAE 442 mostraron estructuras estructurales diferentes en comparación con este recubrimiento sobre un sustrato libre de litio (Fig. 6). Este recubrimiento también muestra una estructura en capas. Sin embargo, la capa de óxido de aluminio es más gruesa, es decir, el espesor medio es de 200 nm. Los espesores de las otras capas son similares a los del recubrimiento correspondiente sobre el sustrato libre de litio. Además, la capa de Al2O3 es amorfa con regiones de átomos MRO (Orden de rango medio). La capa se asemeja a la espuma de mar en su estructura, que está relacionada con la formación de solución de LiAlxOy debido a la difusión de litio desde el sustrato. Resultados similares se obtuvieron en trabajos24,25. La difusión del litio desde el sustrato es posible a través de la capa de óxido de titanio obtenida por el método PVD debido a que el litio tiene una alta capacidad de difusión en el rutilo26.

Estructura (HR-TEM) de recubrimiento híbrido Ti + TiO2/Al2O3 + TiO2 sobre sustrato de aleación LAE 442: (a) toda la sección transversal del recubrimiento, (b) capa Al2O3 (LiAlxOy) ALD.

Como resultado del examen XPS del recubrimiento de Ti + TiO2/Al2O3 + TiO2 depositado sobre el sustrato LAE442, se encontró que el espectro del estudio mostró líneas fotoeléctricas características de los elementos O1s y Ti2p pertenecientes a la capa superficial del recubrimiento ensayado ( Figura 7). Además, se encontró la presencia de las líneas N1s, C1s y Cl2p. En base a la intensidad de la línea y las concentraciones obtenidas, se puede concluir que el recubrimiento ensayado está cubierto con una capa de óxido orgánico relativamente gruesa que contiene nitrógeno y cloro. También se analizaron espectros detallados de carbono 1s, oxígeno 1s, cloro 2p y titanio 2p (Fig. 8). Se encontró que hay impurezas adsorbidas en la superficie del recubrimiento probado, en particular, compuestos orgánicos de carbono (alifatos cortos), agua, grupos de alcohol y éter, grupos carbonilo y carboxilo y carbonato. También se encontraron cloruros. También se encontraron los componentes de Ti3+ –O y Ti4+ –O, que corresponden a los óxidos de titanio Ti2O3 y TiO2.

Espectro XPS del recubrimiento de Ti + TiO2/Al2O3 + TiO2 sobre sustrato LAE442.

Espectros XPS para revestimiento de Ti + TiO2/Al2O3 + TiO2 sobre sustrato LAE442: (a) Espectro C 1s (A: C–C, B: C–OH + C–O–C, C: C = O, D: COOH, E: CO32−), (b) espectro O 1s (A: O-metal, B: OC, C: H2O), (c) espectro Cl 2p (A: Cl-metal), (d) espectro Ti 2p (A : Ti3+–O, B: Ti4+–O).

La resistencia a la corrosión de los materiales producidos, dependiendo de los recubrimientos utilizados, se realizó en un ensayo potenciodinámico mediante el registro de las curvas de polarización anódica (Fig. 9), lo que permitió utilizar el método de extrapolación de Tafel, cuyos resultados se presentan en la Tabla 3.

Curvas de polarización potenciodinámicas para aleación LAE442 con y sin recubrimiento.

Al analizar los valores característicos determinados por el método de Tafel, se puede concluir que los materiales revestidos, tanto en el caso de la aleación AE42 como de la aleación LAE442, se caracterizaron por tener valores de densidad de corriente de corrosión más bajos en relación al material base. La reducción del valor de jcorr muestra que las muestras ensayadas con recubrimientos se caracterizan por una mayor resistencia a los efectos corrosivos del entorno de prueba. Sin embargo, para la aleación AE42 con el recubrimiento de Al2O3 + TiO2 y las muestras con el recubrimiento de Ti/Al2O3 + TiO2, el valor de la resistencia a la polarización disminuyó de 4,2 kΩ cm2 para la muestra sin recubrimiento hasta 2,7 y 1,5 kΩ cm2, respectivamente. Al mismo tiempo, no se registraron diferencias significativas en los valores de potencial de corrosión para estos tres materiales. Sin embargo, la mejor mejora en la resistencia se demostró para la muestra con recubrimiento de Ti + TiO2/Al2O3 + TiO2, que se caracterizó por la menor densidad de corriente de corrosión de 0,33 µA/cm2 entre los materiales probados, la mayor resistencia a la polarización de 5,4 kΩ cm2 y un cambio a valores más positivos en 300 mV con potencial de corrosión.

Asimismo, para la aleación LAE442 se observó una mejora en la resistencia a la corrosión luego de aplicar recubrimientos en su superficie, y de manera similar a la aleación AE42, los mejores resultados se obtuvieron para el recubrimiento Ti + TiO2/Al2O3 + TiO2, cuya densidad de corriente disminuyó a 0,4 µA/cm2 en comparación con el valor de 5,5 µA/cm2 para el sustrato, y la resistencia de polarización aumentó de 1,0 kΩ cm2 a 14 kΩ cm2. El potencial de corrosión para la aleación investigada también se desplazó hacia la derecha, como para la aleación AE42, debido a que el sustrato estaba cubierto con recubrimientos, y la diferencia más significativa de + 150 mV se observó después de la deposición del Ti + TiO2/Al2O3 + Recubrimiento de TiO2. Además, la protección contra la corrosión (Pe), expresada como la relación entre la densidad de corriente de corrosión del recubrimiento probado (recubrimiento jcorr) y el sustrato sin recubrir (sustrato jcorr), muestra el valor más alto para el recubrimiento de Ti + TiO2/Al2O3 + TiO2 en ambos sustratos, que es superior al 90% en ambos casos.

La evaluación de los mecanismos de corrosión de los materiales probados después de las pruebas potenciodinámicas se basó en el microscopio electrónico de barrido SEM (Fig. 10 ÷ Fig. 13). El principal mecanismo de corrosión es la corrosión por picaduras. Las picaduras adoptan varias formas, incluidas formas redondas, alargadas e irregulares. Los tamaños de los centros de corrosión en el caso de sustratos no revestidos son de 300 a 700 µm y en el caso de superficies cubiertas con los revestimientos probados, en el rango de 150 a 500 µm. Los daños por corrosión observados incluyen grietas y delaminación del recubrimiento y ligera delaminación de las capas de PVD/ALD visibles en los bordes de las grietas de los recubrimientos (Fig. 12c).

( a ) Morfología de la superficie después de un examen electroquímico de la muestra LAE442 sin recubrimiento, ( b ) Gráfico de dispersión de energía de rayos X del área X1 que se muestra en ( a ).

Además, el análisis de la composición química en las microáreas de corrosión por picadura tanto de las aleaciones de magnesio sin recubrir (Fig. 10b) como de los sustratos expuestos de las muestras recubiertas muestra la presencia de los siguientes elementos: Mg, Al, O y Cl. La presencia de estos elementos indica la formación de óxidos de magnesio y cloruros de magnesio como productos de procesos corrosivos. El análisis de la composición química del área del recubrimiento cerca de la delaminación y las picaduras mostró un conjunto similar de elementos con titanio adicional (Fig. 12d). La presencia de estos elementos y las observaciones microscópicas (Figs. 11b, 12b,c, 13b) indican la cristalización de óxidos y cloruros de magnesio en la superficie del recubrimiento en el área alrededor de las grietas y delaminación de los recubrimientos.

Morfología superficial del recubrimiento de Al2O3 + TiO2 sobre el sustrato de aleación LAE442 después del proceso de corrosión.

(a–c) Morfología de la superficie del recubrimiento de Ti + TiO2/Al2O3 + TiO2 en el sustrato de aleación AE42 después del proceso de corrosión, (d) Gráfico de dispersión de energía de rayos X del área X1 que se muestra en (c).

(a) Morfología de la superficie del recubrimiento de Ti + TiO2/Al2O3 + TiO2 sobre el sustrato de aleación LAE442 después del proceso de corrosión, (b) vista de óxidos de magnesio cristalizados en la superficie del recubrimiento cerca de la corrosión por picadura.

Para caracterizar más completamente las propiedades electroquímicas de los materiales producidos con recubrimientos, se realizaron pruebas de espectroscopía de impedancia para los mismos, consistentes en registrar espectros de impedancia en el rango de frecuencia de 100 kHz a 10 MHz. Los resultados registrados se muestran en los diagramas de Nyquist y Bode para el material de sustrato AE42 en la Fig. 14 y la aleación LAE442 en la Fig. 15. Para las muestras de curvas obtenidas durante la prueba, el circuito eléctrico equivalente que mejor describe el sistema de corrosión fue equipado (Fig. 16), que consta de 4 elementos, incluido un CPE de fase constante, resistencias y un inductor, y su impedancia resultante se puede escribir como la siguiente ecuación. (1). La Tabla 4 muestra los resultados de los cálculos coincidentes con los experimentales, que son los parámetros de los elementos del circuito equivalente adoptado.

Resultados de la espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS) para sustratos de aleación AE42 revestidos y no revestidos: (a) la representación de Nyquist, (b) la representación de Bode.

Resultados de la espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS) para sustratos de aleación LAE442 revestidos y no revestidos: (a) la representación de Nyquist, (b) la representación de Bode.

Un circuito equivalente que representa los espectros de impedancia.

Para ambas aleaciones de magnesio recubiertas, los resultados de las pruebas en forma de curvas de Nyquist muestran semicírculos con segmentos de retorno en el rango de baja frecuencia. El ángulo de inclinación de las curvas (Fig. 14a) para la aleación AE42 con los recubrimientos es claramente más significativo que para la muestra del material base; el valor más alto fue para la muestra con el recubrimiento de Al2O3 + TiO2, para el cual también el círculo registrado tiene el radio más grande. El segundo, en cuanto a la calidad de la protección contra la corrosión, fue el recubrimiento de Ti + TiO2/Al2O3 + TiO2, y luego la muestra con el recubrimiento de Ti/Al2O3/TiO2, que se puede ver en el área ampliada de los gráficos de Nyquist.

Los cambios en la impedancia se muestran en forma de diagrama de Bode (Fig. 14b) y permiten rastrear el comportamiento del sistema de corrosión en un amplio rango de frecuencias. El valor de impedancia más bajo en todo el rango de frecuencias probadas se encontró para la muestra de material base, mientras que el valor de impedancia más alto se registró para la muestra con el recubrimiento de Al2O3 + TiO2. Las muestras con los dos recubrimientos restantes, Ti/Al2O3 + TiO2 y Ti + TiO2/Al2O3 + TiO2, tuvieron valores de impedancia muy similares, mientras que el segundo de los materiales mencionados, con un rango de frecuencias medias a bajas, se caracterizó por un mayor valor de impedancia. Al analizar el segundo tipo de diagrama de Bode (Fig. 14b), que muestra la dependencia del ángulo de cambio de fase con el módulo de impedancia, se observó claramente que el valor más alto de aproximadamente 80° se registró para la muestra con el recubrimiento de Al2O3 + TiO2 , se mostró un valor similar del ángulo de cambio de fase para la muestra con el recubrimiento de Ti + Ti + TiO2/Al2O3 + TiO2 pero en la mitad del rango de frecuencia. Por el contrario, el resultado más bajo se registró para el material del sustrato.

Con base en los resultados del método de espectroscopía de impedancia electroquímica para la aleación LAE442 con varios tipos de recubrimientos, se puede concluir que su uso mejoró las propiedades anticorrosivas del material, como lo demuestra el curso de las curvas de Nyquist (Fig. 15a), basado en qué rangos más grandes de círculos se observaron para todos los recubrimientos (radio de valor más alto). El valor más alto de la pendiente de la curva se registró para los recubrimientos Al2O3 + TiO2 y Ti/Al2O3 + TiO2, casi idénticos durante todo el ensayo, comportamiento similar, pero solo en el rango de alta frecuencia, fue característico de la muestra con el Ti + TiO2 /Recubrimiento Al2O3 + TiO2.

Al analizar el curso de los diagramas de Bode (Fig. 15b) para la aleación LAE442, se puede concluir que el valor de impedancia más alto en el rango más amplio de frecuencias probadas se encontró para la muestra con recubrimiento de Al2O3 + TiO2, solo en el rango de alta frecuencia , el mayor valor de impedancia se registró para el recubrimiento de Ti/Al2O3 + TiO2.

Basado en el diagrama de Bode (Fig. 15b), que muestra la dependencia del ángulo de cambio de fase en el módulo de impedancia, se marcó claramente que el valor más alto de aproximadamente 50° se registró para la muestra con el recubrimiento de Al2O3 + TiO2 en el rango entre valores de frecuencia media y baja y para el recubrimiento de Ti/Al2O3 + TiO2 en el rango de valores de frecuencia alta y media. Para cada material revestido, hubo un rango más amplio con valores de ángulo aumentados que para el material del sustrato, cuyo valor máximo del ángulo de cambio fue de 45° y en un rango muy estrecho de las frecuencias probadas.

Comparando los resultados de los ensayos EIS sobre las aleaciones AE42 y LAE442, se puede concluir que en el caso de la primera se obtuvieron mejores resultados para la mejora de los valores electroquímicos característicos: mayores valores de impedancia y mayores valores de fase. El ángulo de cambio es rangos de frecuencia más amplios.

Los resultados de las mediciones de los ángulos de contacto de la superficie de los materiales probados y la energía libre superficial determinada (SFE) se resumen en la Tabla 5. Como resultado de la medición del ángulo de contacto con una gota de agua, se encontró que ambos sustratos sin recubrimiento y todos los recubrimientos probados sobre el sustrato hecho de magnesio y litio LAE442 tenían propiedades hidrofílicas. Los ángulos de contacto θ para estas superficies oscilan entre 23° y 84°. Las muestras restantes, es decir, los recubrimientos probados sobre un sustrato sin pelusa, muestran propiedades hidrofóbicas ya que el ángulo de contacto θ está dentro del rango de 99° ÷ 103°. Los valores de los ángulos de contacto del diyodometano para todas las muestras analizadas están en el rango de 53° ÷ 69° y, en la mayoría de los casos, los valores más altos de los ángulos θ son para recubrimientos sobre un sustrato de litio que para el mismo tipo de recubrimientos sobre un sustrato. sustrato libre de litio. Los valores de la energía libre superficial dependen del tipo de sustrato. La aleación AE42 sin recubrir y el SFE cubierto con los recubrimientos probados oscilan entre 31 y 39 mJ/m2. La energía superficial libre para las muestras LAE442 sin recubrir y recubiertas con los recubrimientos probados oscila entre 51 y 95 mJ/m2. Los valores del componente SFE también muestran diferencias significativas según el tipo de sustrato. Para muestras libres de litio, se asumen valores mucho más altos para los componentes no polares, lo que demuestra que estos materiales muestran una mayor afinidad por los grupos de dispersión de SFE. En el caso de muestras de aleaciones de magnesio sin recubrir y recubiertas con litio, los componentes polares toman valores más altos, por lo que estos materiales tienen una mayor afinidad por los grupos SFE polares.

Como resultado de las pruebas de resistencia a la abrasión mediante el método Ball-on-plate, se determinó el número crítico de ciclos Cc para todos los recubrimientos ensayados. El valor de este coeficiente determina después de cuántos ciclos de fricción, bajo las condiciones de prueba supuestas, el recubrimiento se rompe y el sustrato queda expuesto. En la primera etapa se examinaron los sustratos sin recubrir y se determinó el coeficiente de fricción para los sustratos sin recubrir, el cual en ambos casos fue del orden de µ ≈ 0.4. Este valor está cerca de los valores en la literatura para aleaciones de magnesio. A continuación, se analizaron las muestras recubiertas. El valor del coeficiente de fricción de las muestras recubiertas con los recubrimientos ensayados es menor y está en el rango de µ ≈ 0,15 ÷ 0,2 (Fig. 17). Después de alcanzar un número crítico de ciclos Cc, el coeficiente de fricción aumenta rápidamente hasta un valor cercano al valor del coeficiente de fricción del sustrato (es decir, µ ≈ 0,4). En esta etapa de prueba, se frota el recubrimiento y se expone el sustrato. Como resultado del estudio se encontró que el recubrimiento Ti/Al2O3 + TiO2 presenta el valor más alto del número crítico de ciclos, para lo cual el valor de Cc es de 222 y 108 ciclos, respectivamente, para los sustratos recubiertos AE42 y LAE442 ( Figura 18a). Además, debe tenerse en cuenta que cada tipo de recubrimiento presenta un valor de Cc más alto y, por lo tanto, una mayor resistencia a la abrasión en sustratos sin litio que en aleaciones de magnesio y litio.

Coeficiente de fricción en función del número de ciclos para material sustrato de aleación AE42 sin recubrir y recubrimiento de Ti/Al2O3 + TiO2 obtenido por el método híbrido.

Comparación de los resultados de las pruebas tribológicas de los recubrimientos investigados sobre aleaciones de magnesio: (a) el número crítico de ciclos, (b) el volumen de la pista de desgaste.

Además, en base a las medidas de los perfiles transversales de la pista de desgaste, se determinaron los volúmenes del material frotado, es decir, el desgaste volumétrico (Fig. 18b). Como resultado del estudio, se encontró que el volumen de abrasión más bajo es característico de los sustratos sin recubrimiento, para los cuales los volúmenes de abrasión promedio son 0,003 mm3 y 0,001 mm3 para las aleaciones AE42 y LAE442, respectivamente. Entre los recubrimientos ensayados, el menor desgaste volumétrico lo presenta el recubrimiento Ti/Al2O3 + TiO2 sobre ambos sustratos, para los cuales los volúmenes del material utilizado son de 0,008 mm3 y 0,011 mm3 para recubrimientos sobre aleaciones de magnesio, sucesivamente con litio y con litio. El mayor desgaste por volumen es característico de los materiales con recubrimiento de TiO2/Al2O3 + TiO2, para los cuales el desgaste volumétrico es de 0,029 mm3 y 0,041 mm3 para las aleaciones recubiertas AE42 y LAE442, respectivamente.

Con base en la observación de las trayectorias de abrasión en el microscopio SEM, se encontró que el principal mecanismo de desgaste era la abrasión (Fig. 19). La abrasión elimina por completo el recubrimiento y expone el sustrato. Además, se encontraron daños por tracción en el revestimiento en la periferia de las pistas. Existen numerosas zonas de óxidos de magnesio dentro de la trayectoria de abrasión, como lo demuestra el análisis EDS (Fig. 19d). El estudio de la contramuestra de carburos cementados mostró que en su superficie se formaban pequeñas capas de acreción de magnesio oxidado (Fig. 20). Otros daños, como la abrasión en la contramuestra, prácticamente no se producen.

Rastro de desgaste después de la prueba de desgaste de "bola en placa" para el recubrimiento híbrido de Ti + TiO2/Al2O3 + TiO2 en sustrato de aleación AE42, (a–c) imágenes SEM, (d) gráfica de dispersión de energía de rayos X del área X1 se muestra en (b).

(a) Lugar de desgaste después de la prueba de desgaste de "bola sobre placa" para la bola de carburos cementados como contramuestra, (b) Gráfico de dispersión de energía de rayos X del área X1 que se muestra en la figura (a).

En muchos campos de la industria, la aplicación de aleaciones de magnesio y litio está limitada por sus propiedades indeseables, principalmente por su escasa resistencia a la corrosión. El tema de estas aleaciones ha sido fuertemente acentuado recientemente en la literatura. Si las propiedades mecánicas de estas aleaciones se pueden mejorar de manera efectiva mediante la adición de componentes de aleación y el endurecimiento por precipitación y la conformación en frío, su resistencia a la corrosión sigue siendo un problema sin resolver. El artículo presenta los resultados de las pruebas de recubrimientos híbridos producidos por métodos que combinan las tecnologías de PVD y ALD, como Ti/Al2O3 + TiO2 y Ti + TiO2/Al2O3 + TiO2, y recubrimientos ALD, como Al2O3 + TiO2. Las aleaciones de magnesio AE42 (Mg–4Al–2RE) y LAE442 (Mg–4Li–4Al–2RE) son los sustratos utilizados. Como resultado de las pruebas estructurales en el microscopio electrónico de transmisión, se confirmó la estructura en capas de los recubrimientos. También se encontró que las capas obtenidas por la técnica PVD presentan una estructura cristalina, y el óxido de titanio de las capas ALD también contiene precipitados nanocristalinos en una matriz amorfa.

Las investigaciones electroquímicas realizadas nos permitieron evaluar la resistencia a la corrosión de los materiales estudiados. En particular, la densidad de corriente de corrosión disminuyó 11 veces para la muestra con recubrimiento de Ti + TiO2/Al2O3 + TiO2 en relación con el sustrato con AE42, y para la aleación LAE442, la densidad de corriente para este recubrimiento disminuyó casi 14 veces. La mejora de las propiedades anticorrosivas de los recubrimientos aplicados también fue confirmada por los mayores valores de la resistencia a la polarización; en el caso de la aleación AE42 su valor aumentó un 27% para el recubrimiento Ti + TiO2/Al2O3 + TiO2, mientras que para la aleación LAE442 y el mismo recubrimiento el valor de la resistencia aumentó más de diez veces.

El examen espectroscópico adicional en el sistema de corriente alterna y el registro de los espectros de impedancia en forma de diagramas de Nyquist y Bode nos permitieron determinar una característica más completa de las propiedades electroquímicas de los recubrimientos producidos. El valor significativamente mayor de la pendiente de las curvas obtenidas para los materiales revestidos, en el caso de ambas aleaciones ensayadas AE42 y LAE442, nos permite afirmar que se caracterizaron por una mayor resistencia en el ambiente ensayado de la solución acuosa de NaCl y estuvieron sujetos a los procesos de corrosión más lentamente.

La mejora significativa en la resistencia a la corrosión de las aleaciones de magnesio probadas cubiertas con recubrimientos híbridos sin duda debe explicarse por el mecanismo de interacción sinérgica de las capas de PVD y ALD. La bicapa ALD densa sella el recubrimiento PVD cristalino. Además, la estructura amorfa de la capa exterior de óxido de titanio reduce el transporte de carga y afecta la reducción de la corriente de corrosión. La combinación de recubrimientos PVD y ALD hace que la obtención de propiedades electroquímicas sea imposible de conseguir con cada técnica por separado. Esto se evidencia por el hecho de que en el caso de los recubrimientos depositados en procesos convencionales (no híbridos), los recubrimientos que consisten en capas de titanio y óxido de titanio por PVD sobre dichos sustratos no mejoran la resistencia a la corrosión. El recubrimiento TiO2 ALD muestra una mejora en las propiedades electroquímicas. Los resultados de las pruebas de recubrimientos PVD y ALD individuales se presentan en14. Cabe señalar que el beneficio más significativo del uso de recubrimientos híbridos es visible en las aleaciones de magnesio y litio altamente reactivas.

La humectabilidad de la superficie depende tanto de la composición química de la superficie a mojar como de su morfología. Los óxidos metálicos son inherentemente hidrofílicos; sin embargo, los contaminantes de carbono adsorbidos pueden contribuir a la hidrofobicidad de su superficie27,28,29. Como lo muestran las mediciones del ángulo de contacto, las aleaciones de magnesio sin litio cubiertas con los recubrimientos probados muestran propiedades hidrofóbicas, y tanto las aleaciones de magnesio-litio recubiertas como las no recubiertas son hidrófilas. En los materiales probados, la humectabilidad depende en gran medida de las características morfológicas de los recubrimientos. Las superficies de los recubrimientos a nanoescala sobre aleaciones AE42 muestran una gran rugosidad y una morfología "coronal" muy desarrollada. Por tanto, el mecanismo responsable de la hidrofobicidad de estas superficies es el mecanismo de Cassie-Baxter30. El estado hidrofóbico se debe a la interfase de burbujas de aire atrapadas entre el líquido y el sólido (Fig. 21). Por otro lado, la hidrofilia de las superficies de recubrimiento sobre aleaciones de magnesio y litio puede ser explicada por la acción del mecanismo según la teoría de Wenzel31.

El perfil a nanoescala de la topografía superficial del recubrimiento de Ti + TiO2/Al2O3 + TiO2 sobre el sustrato de aleación AE42 obtenido mediante el análisis AFM según la Fig. 1b junto con el esquema del mecanismo de humectación de Cassie-Baxter.

Además, el análisis XPS confirmó la presencia de impurezas de carbono en la superficie, lo que también mejora la humectabilidad. Cabe destacar que la morfología de los recubrimientos investigados dependía de la microestructura de la capa de Al2O3 obtenida por el método ALD. En el caso de sustratos despiadados, una capa. En el caso de sustratos libres de litio, la capa de ALD consiste en una bicapa de óxido de aluminio/óxido de titanio. En el caso de los sustratos que contienen litio, debido a su difusión desde el sustrato hacia el recubrimiento, se forma una capa de LiAlxOy, lo que afecta la diferente naturaleza de la estructura microestructural del recubrimiento y su morfología. Esto, a su vez, determina en gran medida el ángulo de contacto y otras propiedades, en particular las propiedades electroquímicas. La formación de óxido de litio-aluminio ya ha sido presentada en los trabajos de Wang et al.24,25. El trabajo32 presentaba un estudio en el que se utilizaba una capa de aluminio cristalino puro como subcapa bajo el óxido de aluminio. Esto bloqueó efectivamente la difusión de litio desde el sustrato hacia la capa de Al2O3 resultante. Por el contrario, las subcapas de titanio y rutilo-TiO2 utilizadas en este estudio no proporcionaron una barrera suficiente para la difusión de Li desde el sustrato hacia el revestimiento.

Los estudios de propiedades tribológicas muestran que los recubrimientos delgados de óxido mejoran el contacto tribológico de las superficies de los materiales ensayados con la contramuestra hecha de carburos cementados. Se encontró que el coeficiente de fricción de las aleaciones de magnesio recubiertas disminuyó con respecto a los materiales sin recubrir. Además, se ha demostrado que para cada recubrimiento probado, los recubrimientos sobre sustratos no livianos se caracterizan por una mayor resistencia a la abrasión que los de las aleaciones de magnesio y litio. Sin embargo, el aumento observado en el volumen del material desgastado de las muestras recubiertas con respecto al sustrato sin recubrir se debe a que los recubrimientos de óxido rasgados, después de exceder el valor de Cc, constituyen una fracción microabrasiva en el proceso de desgaste posterior, lo que intensifica este proceso destructivo.

El recubrimiento recomendado para aplicaciones sobre aleaciones de magnesio, particularmente aleaciones ultraligeras de magnesio con litio, es el recubrimiento híbrido Ti + TiO2/Al2O3 + TiO2, que proporciona las mejores propiedades electroquímicas entre los recubrimientos probados.

A partir de la investigación se llegó a las siguientes conclusiones:

El recubrimiento de Ti + TiO2/Al2O3 + TiO2 muestra las mejores propiedades electroquímicas en la prueba potenciodinámica entre los recubrimientos probados.

La producción de recubrimientos híbridos del tipo Ti + TiO2/Al2O3 + TiO2 permite obtener altas propiedades electroquímicas de las superficies de las aleaciones de magnesio recubiertas del tipo AE42 y LAE442 a través de la interacción sinérgica de las capas combinadas obtenidas con técnicas PVD/ALD, lo cual es imposible de obtener con cada una de las técnicas por separado.

Los recubrimientos probados en el sustrato AE42 muestran propiedades hidrofóbicas, y en las propiedades hidrofílicas del sustrato LAE442, la humectabilidad depende de la morfología y, además, los mecanismos de Cassie-Baxter y Wanzle para recubrimientos en sustratos AE42 y LAE442 son los mecanismos responsables de la humectabilidad.

La capa de LiAlxOy reaparece por difusión de litio desde el sustrato LAE442 hacia el revestimiento en lugar de la alúmina. La difusión del litio tiene lugar a través de una capa de rutilo TiO2 obtenido por PVD sobre el sustrato revestido.

Los recubrimientos probados mejoran el contacto tribológico al reducir el coeficiente de fricción en la bola de muestra WC-Co probada con el nodo de fricción.

Todos los datos generados o analizados durante este estudio se incluyen en este artículo publicado.

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Este trabajo fue parcialmente financiado por el Ministerio de Ciencia y Educación Superior de Polonia como la subvención financiera estatutaria de la Facultad de Ingeniería Mecánica SUT. Este artículo se ha realizado en asociación con el proyecto Tecnología de fabricación aditiva e innovadora: nuevas soluciones tecnológicas para la impresión 3D de metales y materiales compuestos, reg. No. 319 CZ.02.1.01/0.0/0.0/17_049/0008407 financiado por los Fondos Estructurales de la Unión Europea.

Publicación parcialmente financiada por la beca de habilitación del rector. Universidad Tecnológica de Silesia, 10/010/RGH19/0318.

Departamento de Ingeniería de Materiales y Biomateriales, Universidad Tecnológica de Silesia, Konarskiego Street 18A, 44-100, Gliwice, Polonia

Marcin Staszuk, Daniel Pakula y Tomasz Tanski

Laboratorio de Investigación de Materiales, Universidad Tecnológica de Silesia, Konarskiego Street 18A, 44-100, Gliwice, Polonia

lukasz reimann

Departamento de Soldadura, Universidad Tecnológica de Silesia, Konarskiego Street 18A, 44-100, Gliwice, Polonia

Małgorzata Mustyfaga-Staszuk

Instituto de Catálisis y Química de Superficies PAS, Niezapomnijek Street 8, 30-239, Cracovia, Polonia

roberto pensó

Centro de Investigación y Desarrollo de Tecnologías para la Industria SA, Ludwika Waryńskiego 3A, 00-645, Varsovia, Polonia

roberto pensó

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MS dio la idea del proyecto, preparó el material para la investigación, realizó pruebas microscópicas, pruebas de propiedades mecánicas, desarrolló los resultados de la investigación, preparó el contenido del manuscrito, supervisó la implementación del proyecto en cada etapa; DP preparó un estudio bibliográfico, realizó parte de la investigación sobre propiedades físico-químicas, participó en la preparación del manuscrito;Ł.R. realizó pruebas de propiedades electroquímicas, desarrolló los resultados de las pruebas, preparó una descripción de los resultados de las pruebas; MM-S. preparó una lista de publicaciones para una revisión de la literatura, participó en la edición del contenido principal del manuscrito; RS realizó pruebas espectroscópicas, procesó los resultados de la investigación, preparó una descripción de los resultados de la investigación; TT participó en la interpretación de los resultados de la investigación estructural , preparación parcial de la descripción de la investigación estructural. Todos los autores revisaron el manuscrito.

Correspondencia a Marcin Staszuk.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Staszuk, M., Pakuła, D., Reimann, Ł. et al. Investigación de recubrimientos híbridos de Ti/Al2O3 + TiO2 y Ti + TiO2/Al2O3 + TiO2 como protección de aleaciones ultraligeras de Mg–(Li)–Al–RE contra la corrosión. Informe científico 12, 19363 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-23452-x

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Recibido: 30 junio 2022

Aceptado: 31 de octubre de 2022

Publicado: 12 noviembre 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-23452-x

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Investigación de recubrimientos híbridos Ti/Al2O3 + TiO2 y Ti + TiO2/Al2O3 + TiO2 como protección de ultra