Study of corrosion resistance in NiTiNb shape memory alloys with different Nb content

In this work, the corrosion behavior of NiTiNb shape memory alloys (SMA) in aqueous medium containing chloride ions was characterized. The study was performed in alloys of six different compositions, which were melted in an arc-furnace, under controlled atmosphere, with 3, 6 and 9 at.% of Nb addition, while the ration Ni/Ti was maintained constant at 1.00 and 1.07. The objective was to evaluate the Nb content effect on the composition and corrosion resistance of the passive film, supported by its microstructural and thermal characterization. The electrochemical behavior in sodium chloride solution (NaCl) 3.5 w.% was evaluated using potentiodynamic polarization and potentiostatic polarization techniques, to verify the pitting corrosion resistance of alloys, comparing with an equiatomic NiTi alloy. The analyses of the passive film composition was made by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The alloys exhibit passivity in 3.5% NaCl solution, however, both the passivity zone expansion and the pitting potential (Epite) of the alloys increase their respective magnitudes with the increase of Nb content. On the other hand, the corrosion current density of the alloys are similar, showing that the alloys have the same general corrosion rate, that remains approximately unchanged with composition and microstructure variations. Alloys with Nb contents below 9 at.% exhibit susceptibility to pitting corrosion and cracking corrosion, but they show better resistance compared to binary alloy. The XPS results reveal the formation of a passive film composed mainly titanium and niobium oxides (TiO2 and Nb2O5). The Nb content has a great influence on the pitting corrosion resistance of these alloys due to the incorporation and the enrichment of Nb in the passive film.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Neste trabalho, a resistência à corrosão de ligas NiTiNb com efeito de memória de forma (EMF) foi caracterizada em meio aquoso contendo íons cloretos. O estudo foi realizado em ligas de seis composições distintas, as quais foram fundidas em forno a arco voltaico, sob atmosfera controlada, com adição de 3, 6 e 9% de Nb (% atômica), enquanto mantida constante a proporção entre os teores de Ni e Ti em 1,00 e 1,07. O objetivo do trabalho foi avaliar o efeito do teor de Nb na composição do filme passivo e na resistência à corrosão das ligas, amparado por suas caracterizações microestrutural e térmica. O comportamento eletroquímico em solução de cloreto de sódio (NaCl) 3,5% (em peso) foi avaliado utilizando as técnicas de polarização potenciodinâmica e polarização potenciostática, de forma a examinar a resistência à corrosão localizada das ligas. Os resultados foram comparados com o de uma liga NiTi equiatômica. A composição do filme passivo foi analisada por espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS). Todas as ligas apresentam passividade em solução de NaCl 3,5%, no entanto, tanto a extensão do patamar passivo como o valor de potencial de pites (Epite) das ligas têm suas respectivas magnitudes aumentadas com o aumento do teor de Nb adicionado. Por outro lado, os valores de densidade de corrente de corrosão das ligas são aproximados, demonstrando que a taxa de corrosão generalizada é semelhante para todas as ligas e permanece aproximadamente inalterada com a variação da composição e da microestrutura. As ligas com teores de Nb inferiores a 9% apresentam susceptibilidade à corrosão por pites e à corrosão por frestas, porém, exibem melhor resistência à corrosão localizada em comparação com a liga binária. As análises por XPS revelam um filme passivo cuja composição combina principalmente óxidos de titânio (TiO2) e nióbio (Nb2O5). O teor de Nb tem grande influência na resistência à corrosão localizada dessas ligas devido à incorporação e ao enriquecimento de Nb no filme passivo.CNPq: 153092/2013-