Electrochemical treatment of aluminium alloy 7075 in aqueous solutions of imidazolium phosphonate and phosphate ionic liquids and scratch resistance of the resultant materials

The abilitiy of 1-ethyl-3-methylimidazolium ethylphosphonate ([ImPhosphonate]) and 1-ethyl-3-methylimidazolium diethylphosphate ([ImPhosphate]) ionic liquids (ILs) to interact with anodized Al7075 T6 aluminium alloy has been studied via electrochemical techniques under different applied potentials, inside and outside the passivation regions. SEM, EDX and XPS analysis have been used to study the composition of the surface coatings. The abrasion resistance after treatment with the ILs has been studied by scratch tests under progressive load, and compared with the performance of the unprotected material and the anodized alloy. While conventional anodization only improves the abrasion resistance of Al7075 in a 30%, the maximum reduction of the penetration depth, 86% with respect to Al7075 and 79% with respect to the anodized alloy, is obtained for the material treated with [ImPhosphonate] at 1 V, in the passivation region. Under these conditions, a phosphorus-containing alumina layer is formed. Applied voltages outside the passivation region for each IL activate the dissolution of the alumina layer and reduce abrasion resistance, not only with respect to the anodized material, but also with respect to the unprotected alloy.This work received the financial support of the Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO, Spain) and the EU FEDER Program (Grant MAT2014-55384-P), and the Fundación Séneca, Agencia de Ciencia y Tecnología de la Región de Murcia for a “Ayuda a las Unidades y Grupos de Excelencia Científica de la Región de Murcia (Programa Séneca 2014)” (Grant 19877/GERM/14)

Study of the abrasion resistance of aluminium alloys modified by surface treatments in presence of phosphonate and phosphate ionic liquids

El objeto de este TFE es estudiar la posibilidad de creación de capas de reacción mediante ensayos electroquímicos, usando líquidos iónicos de fosfonato y fosfato, en la superficie de aleaciones de aluminio Al 6061 y Al 7075 anodizadas y evaluar la resistencia a la abrasión de las capas creadas. En los últimos años, el uso de aleaciones ligeras como las de base aluminio, titanio y magnesio está en rápida expansión debido a las buenas propiedades específicas de éstas; Sin embargo la dureza de estas aleaciones es baja, por ello se ha estudiado una estrategia para proteger las aleaciones ligeras frente al desgaste. Los líquidos iónicos (LIs) son sales fundidas que se encuentran en estado líquido a temperatura ambiente y que generalmente están formados por cationes orgánicos voluminosos y aniones orgánicos o inorgánicos. Los LIs presentan una combinación única de propiedades, como son su nula inflamabilidad, amplia ventana electroquímica, elevada estabilidad térmica, amplio rango de liquidus y, una de las más relevantes, presión de vapor prácticamente inexistente. Además, los líquidos iónicos (LIs) presentan excelentes propiedades físico-químicas que los convierten en sustitutos de otros compuestos convencionales en numerosas aplicaciones industriales. En el presente proyecto se estudiará un líquido iónico derivado del fosfonato y otro derivado del fosfato para evaluar su capacidad de reaccionar con la superficie de aleaciones de aluminio anodizadas. Se evaluará las modificaciones en su resistencia a la corrosión mediante ensayos electroquímicos y a la abrasión mediante ensayos de Scratch.Escuela Técnica Superior de Ingeniería IndustrialUniversidad Politécnica de Cartagen