Diseño de recubrimientos sol-gel base zro2 para la protección contra la oxidación húmeda a elevada temperatura del acero t/p91

Abstract

En el presente estudio se realizó la síntesis de recubrimientos sol-gel base ZrO2 sobre el acero T/P91 de potencial aplicación en la construcción de plantas de energía. La síntesis se realizó a partir de una mezcla del precursor orgánico propóxido de circonio (PZ), empleando isopropanol como solvente, y ácido acético como agente complejante. Se sintetizaron soles para el diseño de recubrimientos como barrera térmica frente al proceso de oxidación húmeda, tomando como variables de estudio la adición de ácidos minerales (HNO3) y óxidos estabilizantes (CeO2), así como el tiempo de envejecimiento. Los resultados del presente proyecto muestran que los recubrimientos sintetizados con relaciones PZ:HNO3 de 1:1 y PZ:HNO3 de 1:1,25 con días de envejecimiento de 3 y 7 días incrementaron la resistencia a la oxidación del acero, reduciendo drásticamente la ganancia de masa del material base durante el tiempo de exposición a 650°C y atmosfera del 10% de vapor de agua. Por otro lado, la adición de nitrato de cerio hexahidratado como precursor del CeO2 disminuyo el pH de los soles a valores cercanos a 1, acelerando la cinética de hidrolisis y condensación del sol y dando como resultado recubrimientos con severo agrietamiento, muestras de corrosión y precipitados de circonio, los cuales impidieron obtener recubrimientos homogéneos y resistentes a la oxidación húmeda.