Se ha estudiado el comportamiento a la corrosión de materiales compuestos A6061/SiCp obtenidos por compactación isostática y extrusión en caliente de polvos mediante ensayos de polarización cíclica. El estudio de la naturaleza de los productos de corrosión se ha llevado  a cabo mediante Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) después de la realización de los ensayos, con objeto de estudiar la influencia de la proporción de refuerzo en el comportamiento a la corrosión. El proceso de corrosión está significativamente influenciado por la adición de partículas reforzantes, debido a que las intercaras matriz/SiCp son centros preferentes de ataque localizado por picadura

García Cambronero, Luis Enrique

García, J.A.

Merino, M.C.

Merino, S.

Pardo, A.

Ruiz, T.

Servicio de Coordinación de Bibliotecas de la Universidad Politécnica de Madrid

INFLUENCIA DEL PORCENTAJE DE SiCp EN EL COMPORTAMIENTO A LA CORROSIÓN 
DE LA ALEACIÓN AA6061 OBTENIDA POR COMPACTACIÓN ISOSTÁTICAY EXTRUSION 
EN CALIENTE DE POLVOS 
 
 J.A. García1, T. Ruiz1, S. Merino1, A. Pardo2, M.C. Merino2 y L.E.G. Cambronero3
  
 
1 Dpto. de Tecnología Industrial, Universidad Alfonso X El Sabio, 28691, Villanueva de la Cañada, Madrid,.  
 2Dpto de Ciencia de Materiales, Facultad de Químicas, Universidad Complutense, 28040, Madrid, 
3Dpto de Ciencia de Materiales e Ingeniería Metalúrgica. ETSI Minas UPM. 28003 Madrid 
smerino@uax.es 
 
 
 
 
Resumen: Se ha estudiado el comportamiento a la corrosión de materiales compuestos A6061/SiCp obtenidos por 
compactación isostática y extrusión en caliente de polvos mediante ensayos de polarización cíclica. El estudio de la 
naturaleza de los productos de corrosión se ha llevado a cabo mediante Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) 
después de la realización de los ensayos, con objeto de estudiar la influencia de la proporción de refuerzo en el 
comportamiento a la corrosión. El proceso de corrosión está significativamente influenciado por la adición de partículas 
reforzantes, debido a que las intercaras matriz/SiCp son centros preferentes de ataque localizado por picadura.  
 
 
 
1. INTRODUCCIÓN. 
 
Los materiales compuestos de matriz de aluminio 
presentan una discontinuidad en la capa pasiva debido a 
la presencia del refuerzo, esto hace que en las 
proximidades del refuerzo la matriz está más tensionada 
y se produzca una acumulación de dislocaciones que 
modifica la distribución de fases intermetálicas 
favoreciendo la precipitación de éstas en la proximidad 
del refuerzo y generando sitios preferentes para la 
corrosión   [1,2]. 
 
Si el refuerzo no es  conductor, el par galvánico es muy 
bajo, pero los refuerzos de grafito son muy conductores, 
lo cual favorece la aparición de un par galvánico 
actuando el refuerzo como zona catódica, y la matriz 
como zona anódica, produciéndose la disolución de la 
misma alrededor de la partícula de refuerzo [3]. 
Estudios electroquímicos sobre la influencia del 
refuerzo demostraron que las aleaciones AA2024, 
AA5456 y AA6061 se comportan de forma semejante 
con y sin refuerzo de SiC [4]. 
 
En relación con la localización de las picaduras, algunos 
autores afirman que se producen en la interfase Al/SiC 
debido al debilitamiento de la capa pasiva o por 
generación de resquicios, mientras que otros constatan 
la existencia de picaduras aleatoriamente distribuidas en 
toda la superficie [5,6]. El tamaño y la forma del 
refuerzo influye en la corrosión localizada, cuanto más 
grande sea el refuerzo más intensa es la corrosión y 
cuanto más fina y dispersa sea su distribución, menor es 
la velocidad de corrosión [7].  
 
2.  PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL. 
 
Se estudia el comportamiento a la corrosión de la 
aleación AA6061 obtenida por compactación isostática   
en frío de polvos a 69 MPa y posterior extrusión del 
compacto en verde a 520ºC para obtener barras de 
sección rectangular de 18mmx5mm. Se obtiene por el 
mismo proceso el material compuesto con 10 y 20% de 
SiC en volumen con una densidad de 2.76 g/cm3. El 
tamaño del polvo de la aleación está comprendido entre 
10 y 53 μm y las partículas de refuerzo poseen un 
tamaño máximo de 6,5 μm. 
 
2.1 Ensayo de polarización 
 
Los ensayos de polarización se realizaron en una celda 
electroquímica en la que el área expuesta está limitada 
por una arandela de goma con el fin de mantener 
siempre constante la superficie de la probeta en contacto 
con el electrolito. Las probetas se prepararon 
desbastando con papel de SiC hasta grano P1000 y  
puliendo con pasta de diamante de 3μm para eliminar la 
deformación superficial debida al desbaste y conseguir 
una superficie homogenea que nos proporcione unos 
resultados lo más repetitivos posible. 
 
Los ensayos de polarización cíclica se realizaron con 
una velocidad de barrido de 0,3 mV/s desde -300 a 
+400mV respecto al potencial en circuito abierto 
limitando la intensidad de corriente a 5 mA. Se dejó 
estabilizar el potencial en circuito abierto (OCP) durante 
30 minutos antes de proceder con el ensayo. El ensayo 
se realizó de acuerdo con lo especificado en las normas 
ASTM G5-94 y G102-89 [8, 9].  
 
 La celda electroquímica utilizada para estas medidas 
consta de un electrodo de referencia Ag/AgCl (3M 
KCl), un contraelectrodo de grafito, un electrodo de 
trabajo (material objeto de estudio con área expuesta = 
0,28 cm2) y solución salina NaCl 3,5% en masa. 
 
Los materiales ensayados permanecieron en la 
disolución  durante intervalos de tiempo de 1 hora, 1, 3, 
5 y 7 días con objeto de evaluar el efecto del tiempo de 
inmersión en el comportamiento a la corrosión. 
 
2.2 Caracterización de los productos de corrosión 
 
Con el fin de establecer el tipo de ataque producido 
sobre la superficie del material y el aspecto de la capa 
de productos de corrosión, se realizó un estudio 
mediante SEM para los distintos tiempos de ensayo. 
 
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN. 
3.1 Ensayos electroquímicos 
En los estudios electroquímicos de un solo ciclo, 
aplicados a las aleaciones de aluminio es difícil 
distinguir entre el potencial de corrosión y el de 
picadura al encontrarse muy próximos, por lo que se 
hace necesario el empleo de la técnica de doble 
polarización cíclica para distinguir ambos. En 
disoluciones aireadas en las que no aparece una región 
clara de pasividad en la que se pueda ver donde se 
produce la picadura, se realiza un segundo ciclo de 
polarización para determinar el potencial de picadura. 
 
Algunos autores determinan el potencial de picadura en 
el primer ciclo de la curva [10], trazando una recta 
vertical en el punto del segundo ciclo de polarización en 
el que se produce una clara variación de pendiente (fig. 
1–D), el punto de corte de esta recta con la curva del 
primer ciclo es el potencial de picadura, punto A, así 
mismo la intensidad en este punto se considera como 
intensidad residual de pasivación (fig. 1–E). El punto en 
el que, en la curva de ida del primer ciclo, se produce 
una intensidad de corriente cero se considera el 
potencial de corrosión, (punto B). El potencial de 
protección, se determina como el punto de corte de la 
vuelta del primer ciclo con la ida del primer ciclo, 
(punto C).  
 
Figura 1: Curva de doble polarización cíclica para el 
material AA6061. 
En la figura 2 se muestran las gráficas de polarización 
de doble ciclo para los tres materiales después de 1 hora 
en NaCl 3,5%, se puede apreciar como el Epic no 
presenta cambios apreciables al aumentar el contenido 
de refuerzo. 
1 hora 
-1,00
-0,95
-0,90
-0,85
-0,80
-0,75
-0,70
-0,65
-0,60
-0,55
-0,50
-0,45
-0,40
-0,35
-0,30
-9,00 -8,00 -7,00 -6,00 -5,00 -4,00 -3,00 -2,00
log /i/ (mA/cm2)
E 
(V
)
0% SiCp 10%  SiCp 20 % SiCp
E 
(V
)
E 
(V
)
 
Figura 2: Curvas del primer ciclo de polarización para 
los tres materiales después de 1 hora. 
 
A partir de los ensayos de polarización se obtienen los 
datos de la Tabla 1. 
 
valores de 
potencial  (V) AA6061 
AA6061/ 
SiC/    
 10p 
AA6061/ 
SiC/       20p 
Epic -0,607 -0,667 -0,659 
Ecor -0,647 -0,670 -0,663 1 hora 
Epro -0,810 -0,807 -0,819 
Epic -0,605 -0,654 -0,664 
Ecor -0,692 -0,735 -0,711 1 día  
Epro -0,839 -0,819 -0,842 
Epic -0,615 -0,656 -0,641 
Ecor -0,717 -0,676 -0,771 3 días  
Epro -0,885 -0,850 -0,828 
Epic -0,596 -0,653 -0,655 
Ecor -0,714 -0,661 -0,723 5 días  
Epro -0,880 -0,866 -0,847 
Epic -0,597 -0,647 -0,676 
Ecor -0,728 -0,735 -0,735 7 días 
Epro -0,888 -0,850 -0,820 
 
Tabla 1: Valores de potencial, obtenidos en los ensayos 
de polarización respecto al electrodo Ag/AgCl 3M. 
 
 
 
Estudio del potencial de picadura. 
 
El material base sin refuerzo tiene un potencial de 
picadura mayor que el material con refuerzo, lo cual 
indica que la presencia de partículas hace al material 
más susceptible al ataque localizado por picadura, 
independientemente de la cantidad de refuerzo ya  que 
apenas hay variación en el potencial de picadura entre 
los materiales reforzados con 10%  y 20% de partículas.  
 
La variación del potencial de picadura en función del 
tiempo que está en contacto con el medio agresivo, es 
prácticamente nula, tanto en el material base como en el 
reforzado. 
 
Estudio del potencial de corrosión. 
 
El potencial de corrosión disminuye hasta llegar a 3 
días, a partir de ese tiempo se mantiene prácticamente 
constante, ya que es a partir de 3 días cuando aparece 
una zona pasiva. Este hecho puede estar asociado a la 
formación de una capa de productos de corrosión. 
 
El potencial de corrosión del material base es 
ligeramente más noble que el de los materiales 
reforzados debido posiblemente a que la adición de 
SiCp interrumpe  la continuidad de la capa pasiva.  
 
Resistencia a la nucleación de picaduras. 
 
La diferencia entre el potencial de picadura y el de 
corrosión va a definir la amplitud de la zona pasiva, es 
decir la resistencia a la nucleación de picaduras. Por 
tanto cuanto mayor sea esta diferencia mayor va a ser la 
resistencia de los materiales al ataque localizado por 
picadura. 
 
En líneas generales, se aprecia que la protección de 
todos los materiales frente al fenómeno de corrosión 
localizada por picadura es muy baja, ya que los 
potenciales Epic y Ecorr son prácticamente iguales y por 
tanto, la diferencia tiende a cero. La consecuencia de 
esto es que al potencial de corrosión se produce el 
ataque por picadura. 
 
Estudio de la diferencia entre el Erp y el Ecorr. 
 
El potencial de protección está por debajo del potencial 
de corrosión por lo que el material una vez que se ha 
producido el ataque localizado por picadura no es capaz 
de repasivarse. 
 
Capacidad de repasivación. 
 
La diferencia entre Epic y Erp nos da una idea de la 
capacidad de repasivación de estos materiales. Cuando 
esta diferencia tiende a cero la capacidad de 
repasivación es elevada. En este caso, Epic – Erp  es del 
orden de 200-300 mV, lo que indica de la capacidad de 
repasivación de estos materiales es baja. Este hecho 
puede ser debido a que los productos pulvimetalúrgicos 
presentan una elevada heterogeneidad (intercaras, 
dislocaciones, etc.). No obstante la capacidad de 
repasivación aumenta con la adición de SiCp. Como 
consecuencia, la presencia de partículas favorece la 
nucleación de los productos corrosión en la interfase 
matriz/SiCp taponando las intercaras activas con estos 
productos de corrosión. 
 
Caracterización de los productos de mediante SEM. 
 
El material base AA6061 sin refuerzo después de 7 días 
de ensayo presenta grandes picaduras que se pueden 
apreciar a simple vista. Una vez que la picadura ha 
quedado al descubierto, en su interior se produce un 
cambio de pH impidiendo que se repasive. Si el tamaño 
es grande impide que se vuelva a crear una capa 
compacta en el exterior, por lo que el medio agresivo 
encuentra un camino por el que seguir penetrando en la 
picadura y extender el ataque alrededor de ésta. 
 
La mayor parte de la superficie de la muestra está 
cubierta por una capa homogénea y compacta, 
apareciendo alrededor  de las picaduras unos depósitos 
blanquecinos de aspecto gelatinoso que corresponden a 
bayerita (figura 3). Esta capa de productos de corrosión 
homogénea y continua (β-bayerita), no es totalmente 
protectora puesto que en 7 días muestra agrietamiento y 
con el paso del tiempo llegaría a formar el típico aspecto 
de capa cuarteada. 
Figura 3: Micrografía obtenida por SEM del material 
AA6061, ensayado a doble polarización cíclica (7 días). 
 
En la observación del material AA6061/SiCp/10% 
después de 3 días de inmersión, se detectaron  picaduras 
de tamaño similar, distribuidas por toda la superficie 
expuesta.  
 
Se puede destacar que la presencia de refuerzo favorece 
la rotura de la capa pasiva al ser éste una discontinuidad 
en el crecimiento de la misma. La rotura se produce a 
partir de una picadura, originándose ésta en una 
intercara matriz/SiC. Cuando la grieta progresa lo hace 
siguiendo el camino más fácil, de forma que si 
encuentra en su camino una partícula cambia la 
orientación y la rodea ya que la intercara matriz/SiCp es 
menos adherente. En la figura 4, se observan tanto las 
partículas y las picaduras como el avance de las grietas 
alrededor de SiCp. 
 
Figura 4: Micrografía de SEM del material AA6061 
/SiCp/10%, ensayado a doble polarización cíclica (3 
días). 
 
El material AA6061/SiC/10p ensayado después de 7 
días, muestra un aumento en el espesor de la capa de 
productos de corrosión, dicha capa recubre totalmente la 
superficie tapando las partículas de refuerzo (figura 5). 
Se distinguen zonas en las que hay un mayor grosor de 
capa de productos de corrosión (zonas A). Un aumento 
del volumen de la capa de productos de corrosión 
induce tensiones y posterior desprendimiento (zonas B), 
originando de nuevo zonas preferentes de ataque ya que 
el material tiene una menor capa protectora (zonas C).  
 
Figura 5: Micrografía de SEM del material AA6061 
/SiC/10p ensayado a doble polarización cíclica (7 días). 
 
El material reforzado con 20% de partículas, ensayado 
después de 7 días, muestra una gruesa capa superficial 
de productos de corrosión que recubren toda la 
superficie tapando al refuerzo, aparecen picaduras más 
grandes que en el material con 10% de refuerzo y éstas 
son más profundas que las observadas después de 3 
días. 
 
4.- CONCLUSIONES. 
 
I. La adición de refuerzo disminuye el potencial de 
picadura del material base haciendo dicho material 
más susceptible al ataque por picadura 
independientemente de la proporción de refuerzo. Esto 
puede ser debido a que la adición de SiCp rompe la 
continuidad de la capa pasiva protectora. 
 
II. La protección de todos los materiales frente al 
fenómeno de corrosión localizado por picadura es muy 
baja, ya que los potenciales de picadura y corrosión 
son prácticamente iguales, por tanto en estas 
aleaciones al potencial de corrosión se produce el 
ataque por picadura. 
 
III. La diferencia entre el potencial de picadura y el de 
protección es mucho mayor en el material sin refuerzo 
que en el reforzado. Esto podría deberse a que el 
material reforzado tiene más lugares de ataques 
preferentes por picadura que el material sin refuerzo, 
generándose en éste último menos picaduras pero de 
mayor tamaño siendo más difícil la repasivación. 
 
IV. El crecimiento de la capa pasiva aumenta 
gradualmente en los tres materiales hasta los  tres días, 
a partir de ahí se estabiliza. La capa de productos de 
corrosión tiene carácter ligeramente protector. 
 
5.- BIBLIOGRAFÍA 
 
[1] J. A. López Caballero, E. Martín, M.T. Baile, A. 
Forn y J. M Bastidas, Boletín de la S. Española de 
Cerámica y Vidrio, 44 [6] (2005) 393-398. 
 
[2] A. Ureña, E. Otero, M.V. Utrilla, P. Rodrigo, 
Boletín de la S. Española de Cerámica y Vidrio, 43 
[2] (2004) 233-236. 
 
[3] S. Payan, Y. Le Petitcorps, J-M. Olive, H. Saadaoui, 
Composites: Part A, 32 (2001) 585-589. 
 
[4] A. Jiménez-Morales, E.M. Ruiz Navas, J.B. 
Fogagnolo, J.M. Torralba, Boletín de la S. Española 
de Cerámica y Vidrio, 43 [2] (2004) 196-199. 
 
[5] A. Pardo, M.C. Merino, M.D. Lopez, F. Viejo and 
M. Carboneras, Corrosion Engineering, Science and 
Technology, 39 [1] (2004) 82-88. 
 
[6] A. Pardo, M.C. Merino, S. Merino, F. Viejo, M. 
Carboneras y R. Arrabal. Corrosion Science, 47  
(2005) 1750-1764. 
 
[7]  O.P Modi, B.k. Prasad, R.Dasgupta, A.K. Jha  D.P. 
Mondal. Materials Science ans Technology, 158 [8] 
(1999) 933-938 
 
[8] Norma ASTM Standars G5-94. ASTM International, 
Philadelphia, 3.02 (1999). 
 
[9] Norma ASTM Standars G102-89. ASTM 
International, Philadelphia, 3.02 (1999). 
 
[10] G.E. Kiortsidis, S.M. Skolianos, E.G. Pavlidou. 
Corrosion Science, 41 (1999) 1185-1203.  


Influencia del Porcentaje de SiCp en el Comportamiento a la Corrosión de la Aleación AA6061 Obtenida por Compactación Isostática

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