Caracterización y aplicaciones de recubrimientos sintetizados sobre la aleación Nitinol

Abstract

En este trabajo de Tesis se estudió la electrosíntesis de distintos recubrimientos utilizando Nitinol (NiTi) como sustrato. Se electroformaron películas de polipirrol (PPy) a partir de diferentes soluciones electrolíticas. La superficie de la aleación se modificó también mediante la técnica de anodizado. Para caracterizar los distintos recubrimientos, se utilizaron técnicas electroquímicas y de superficie, con el objetivo principal de determinar las propiedades anticorrosivas. Se emplearon soluciones electrolíticas que contenían diferentes inhibidores de la corrosión, tales como molibdato, nitrato y citrato para realizar la electrosíntesis de PPy. Se determinó que la presencia de iones molibdato en la matriz polimérica confiere al sustrato una mayor resistencia a la corrosión. El polímero formado potenciostaticamente en una solución de pH 12 que contiene nitrato y molibdato es el más eficaz en términos de adhesión y protección contra la corrosión. La electrosíntesis de PPy también pudo realizarse a partir de soluciones de sulfosuccinato. El polímero fue formado potenciostaticamente en soluciones de pH 1 y 7. Las películas obtenidas fueron muy adherentes y presentaron una conductividad eléctrica aceptable. Si bien ambos recubrimientos mejoraron la protección del sustrato, las películas formadas en la solución de menor pH ofrecieron los mejores resultados. También se realizó la electrosíntesis de películas de PPy sobre NiTi a partir de soluciones de salicilato de sodio (NaSa) de diferentes concentraciones. El empleo de una alta concentración de NaSa condujo a la formación de microtubos rectangulares huecos de PPy, con buenas propiedades anticorrosivas. Se estudió la inmovilización de especies de plata y de cobre en el polímero con morfología microtubular. En el caso de la plata, el depósito se realizó en condiciones de circuito abierto y la cantidad de especies incorporadas dependió del grado de oxidación del polímero. Los depósitos de cobre se obtuvieron potenciostaticamente. Finalmente, se evaluó la actividad antibacterial de los recubrimientos ante las bacterias Gram positivas Staphylococcus aureus y Staphylococcus epidermidis. Ambas cepas resultaron sensibles a los recubrimientos modificados con plata mientras que no se obtuvieron resultados positivos para los recubrimientos modificados con cobre. Se inmovilizaron también especies de galio, zinc y cobalto en los microtubos de PPy electrosintetizados sobre NiTi. En este caso, la actividad antibacteriana de los recubrimientos se evaluó frente a Escherichia coli. Los mejores resultados se obtuvieron con las películas que contenían galio. Estas películas también otorgaron una buena protección anticorrosiva al sustrato. Por otra parte, y con el fin de mejorar la resistencia a la corrosión del NiTi, se realizó un proceso de anodizado tanto bajo control potenciostático como galvanostático en soluciones ácidas y alcalinas de molibdato. El proceso de anodizado redujo considerablemente el contenido de Ni y aumentó el de Ti en el óxido superficial. Este enriquecimiento de titanio en la superficie está asociado con el incremento de la resistencia a la corrosión. El óxido formado presentó una superficie lisa, sin grietas o poros. Se obtuvieron resultados similares al anodizar el NiTi en presencia de bis(2- etilhexil) sulfosuccinato de sodio. En este caso, el óxido formado consistió en TiO2, no detectándose Ni en su superficie.

In this Thesis work, the electrosynthesis of different coatings on NiTi as a substrate was studied. Polypyrrole (PPy) films were electrosynthesized using different electrolytes. In addition, the surface of the alloy was modified by means of the anodization technique. To characterize the coatings, different electrochemical and surface techniques were used, with the main objective of determining the anticorrosive properties. The electrosynthesis of PPy films from solutions containing corrosion inhibitors such as molybdate, and citrate was performed. The presence of molybdate ions in the polymer matrix conferred a greater resistance to corrosion. The polymer formed potentiostatically in a pH 12 solution, containing nitrate and molybdate was the most efficient in terms of adhesion and corrosion protection. Electrosynthesis of PPy was also possible using solutions of sulfosuccinate. The PPy was formed potentiostatically in solutions of pH 1 and 7. The films were very adherent and had an acceptable electrical conductivity. While both coatings improved substrate protection, the films formed at a lower pH ((in a pH 1 solution)) offered better results. The electrosynthesis of PPy films onto NiTi from sodium salicylate (NaSa) solutions of different concentrations was also performed. A high NaSa concentration leads to the formation of hollow rectangular microtubes, with good corrosion protection properties. The immobilization of silver and copper species on PPy rectangular microtubes was studied. In the case of silver, the deposition was performed at open circuit conditions and the amount of incorporated species depended on the oxidation degree of the polymer. Copper deposition was performed potentiostatically. Finally, the antibacterial activity of the coatings against the Gram-positive bacteria Staphylococcus aureus and Staphylococcus epidermidis was evaluated. Both strains resulted sensitive to the coatings modified with silver while no positive results were obtained in the case of copper. Gallium, zinc and cobalt species were also immobilized in PPy microtubes electrosynthesized on NiTi. In this case, the antibacterial activity of the coatings was evaluated against Escherichia coli. The best results were obtained for the coatings containing gallium species. This film also exhibited a good corrosion protection performance. In order to improve NiTi corrosion resistance, protective films were formed on its surface by means of anodization under potentiostatic or galvanostatic control in the presence of molybdate, in alkaline and acidic solutions. The anodization process reduced considerably the Ni content and increased the amount of Ti in the oxide film. This titanium enrichment on the outermost surface is associated with the enhanced anticorrosion performance. The oxide grown presented a smooth surface, without cracks or pores. Similar results were obtained when NiTi was anodized in the presence of sodium bis 2-ethylhexyl sulfosuccinate. In this case, the oxide formed consists of TiO2, while no Ni was found in the outermost surface.