ToroLeidy-2021-RecubrimientoMagnesioCorrosion

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Desarrollo de recubrimientos resistentes a la corrosión sobre aleaciones de magnesio tipo 
AZ mediante Oxidación Electrolítica por Plasma (PEO) y post-tratamiento 
 
 
Leidy Johanna Toro González 
 
 
Tesis de maestría presentada para optar al título de Magíster en Ingeniería de Materiales 
 
 
Asesor 
Félix Echeverria Echeverria, Doctor (PhD) 
 
 
 
 
Universidad de Antioquia 
Facultad de Ingeniería 
Ingeniería de Materiales 
Medellín, Antioquia, Colombia 
2021 
 
 
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Cita (L Toro, 2021) 
Referencia 
 
Estilo APA 7 (2020) 
L Toro (2021). Desarrollo de recubrimientos resistentes a la corrosión sobre 
aleaciones de magnesio tipo AZ mediante Oxidación Electrolítica por 
Plasma (PEO) y post-tratamiento [Tesis de maestría]. Universidad de 
Antioquia, Medellín, Colombia. 
 
 
 
Maestría en Ingeniería de Materiales, Cohorte VIII. 
Grupo de Investigación Centro de Investigación, Innovación y Desarrollo de Materiales (CIDEMAT). 
Sede de Investigación Universitaria (SIU). 
 
 
 
 
 
 
Repositorio Institucional: http://bibliotecadigital.udea.edu.co 
 
 
Universidad de Antioquia - www.udea.edu.co 
Rector: John Jairo Arboleda Céspedes. 
Decano/Director: Jesús Francisco Vargas Bonilla. 
Jefe departamento: Francisco Javier Herrera Builes. 
El contenido de esta obra corresponde al derecho de expresión de los autores y no compromete el pensamiento 
institucional de la Universidad de Antioquia ni desata su responsabilidad frente a terceros. Los autores asumen la 
responsabilidad por los derechos de autor y conexos. 
 
https://co.creativecommons.net/tipos-de-licencias/
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AGRADECIMIENTOS 
Este trabajo de maestría no hubiera sido posible sin la ayuda e intercesión de San José, 
que me proporcionó el camino para ingresar a la SIU uno de mis sueños a nivel profesional y 
personal, y que se valió de grandes personas como mi amiga Sandra Arias y el profesor 
Francisco Bolívar los cuales me ayudaron en todo este trayecto para comenzar primero un año de 
doctorado, luego unos meses de aprendizaje en el TEM y luego estos dos años de maestría. 
Agradezco infinitamente la confianza, paciencia y comprensión del profesor Félix Echeverría, al 
darme la oportunidad de trabajar con él en un proyecto de maestría netamente de materiales y el 
cual significo un reto personal, académico y profesional para mí como Bioingeniera. 
Agradezco el apoyo, la confianza y la fe depositada en mí del todo el team magnesio: 
gracias a los profesores Esteban y Alejandro, a Yineth, Deanne, Paula, Felipe y Alex. Gracias a 
Alejandro por su paciencia para explicarme electroquímica y en general estoy muy agradecida 
con todos y cada uno de los integrantes de CIDEMAT por haberme brindado su apoyo 
incondicional. Dios se los pague. 
Agradezco a mis padres y a toda mi familia, y a su paciencia en estos 3 años, donde la 
vida me ha dado un giro de 180°, donde hubo momentos de incertidumbre, momentos de tristeza, 
rabia, frustración, alegría, esperanza y estrés. 
Infinitamente agradecida con la vida, por haberme regalado la posibilidad de que este 
logro personal se hiciera realidad. 
Por último esta autora agradece al "Departamento Administrativo de Ciencia, Tecnología 
e Innovación – COLCIENCIAS (Proyecto 1115745-58322, contrato 023-2017), Universidad de 
Antioquia, Centro de Investigación para el Desarrollo y la Innovación (CIDI)" de la Universidad 
 
 
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Pontificia Bolivariana (Rad: 747B-03 / 17-35), Universidad de Medellín y Servicio Nacional de 
Aprendizaje - SENA para asistencia financiera (Proyecto FP44842-023-2017). 
 
 
 
 
 
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RESUMEN 
En este trabajo de maestría se desarrolló un sistema de anodizado, sellado y pintado 
fácilmente escalable sobre aleaciones de magnesio tipo AZ, respondiendo a la pregunta de 
investigación: ¿se puede mejorar la resistencia a la corrosión de los recubrimientos de PEO en 
aleaciones de magnesio mediante la aplicación de un postratamiento escalable? Para esto se traza 
una ruta de trabajo en el laboratorio, que comienza con la elección del electrolito, los parámetros 
de anodizado PEO, el modo de anodizado, el tipo de sellado y la solución de sellado a emplear. 
Todo esto se desarrolla como primera etapa sobre la aleación AZ31, una vez seleccionados 
algunos de los parámetros con mejores resultados, estos mismos son probados en la aleación 
AZ91; y finalmente, los mejores resultados se aplican a la aleación AZ61. 
Al ser uno de los objetivos principales de esta investigación escalar a nivel industrial el 
proceso de anodizado y sellado, se prueba el comportamiento frente a la corrosión de los 
recubrimientos después de cambiar de modo galvanostático a potenciostático, para finalmente 
realizar el proceso de anodizado y sellado en una tubería de AZ31 con reactivos grado industrial. 
Este trabajo se desarrolla siguiendo la ruta antes indicada, la cual se muestra en el orden 
que a continuación se menciona: 
En el capítulo 1 se estudia el efecto de la composición del electrolito sobre la porosidad, 
tamaño de poro y homogeneidad, de los recubrimientos PEO sobre la aleación de magnesio 
AZ31B. 
En el capítulo 2 se varían algunos parámetros de anodizado PEO y su efecto sobre la 
porosidad, tamaño de poro y homogeneidad de los recubrimientos desarrollados sobre la aleación 
de magnesio AZ31B. 
 
 
6 
 
En el capítulo 3 se analiza el efecto de diferentes soluciones de sellado hidrotermal sobre 
recubrimientos PEO en magnesio AZ31, y luego se escoge el mejor proceso de sellado. 
En el capítulo 4 se realiza una comparación del efecto de los parámetros eléctricos de 
PEO para AZ31 y AZ91 en las características de los recubrimientos, según los resultados 
obtenidos se extrapolan los parámetros a utilizar sobre AZ61. 
En el capítulo 5 se analiza el efecto del modo potenciostático y del sellado en las 
aleaciones de magnesio AZ31, AZ61 y AZ91 
Finalmente, en el capítulo 6 se presenta el escalamiento del anodizado PEO en modo 
potenciostático en tubería en aleación de magnesio AZ31. 
 
 
 
 
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PRODUCTOS 
Ponencia oral "Comparison of the corrosion behavior of PEO coatings by two steps on 
AZ31 and AZ91 magnesium alloys" por Leidy Toro,Felix Echeverria Alejandro Zuleta Andres 
Valencia Deane Calderon has been accepted in session Materials Corrosion and Degradation en 
el X Congreso Internacional de Materiales-CIM 2019 
 
Autora del artículo “New insights on the influence of low frequency pulsed current on the 
characteristics of PEO coatings formed on AZ31B” publicado en Materials Research Express. 
DOI :10.1088/2053-1591/ab61ac 
 
Co-autora del artículo “Improved Mg–Al–Zn Magnesium Alloys Produced by High 
Energy Milling and Hot Sintering” publicado en Metals and Materials International. DOI: 
10.1007/s12540-019-00490-1. 
 
Co-autora del artículo “Intermetallic-Rich Layer Formation for Improving Corrosion 
Resistance of Magnesium Alloys” publicado en Metals and Materials International DOI: 
10.1007/s12540-020-00912-5 
 
La formación de una profesional como Magister en Ingeniería de Materiales. 
 
 
 
 
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TABLA DE CONTENIDO 
AGRADECIMIENTOS ...................................................................................................................3 
RESUMEN ......................................................................................................................................5 
PRODUCTOS ..................................................................................................................................7 
INTRODUCCIÓN .........................................................................................................................11 
OBJETIVOS ..................................................................................................................................18 
PREGUNTA DEINVESTIGACIÓN ............................................................................................19 
1. Efecto de la composición del electrolito sobre la porosidad, tamaño de poro y homogeneidad, 
de los recubrimientos PEO sobre la aleación de magnesio AZ31B...............................................20 
1.1 Introducción ....................................................................................................................20 
1.2 Experimental ...................................................................................................................24 
1.2.1 Preparación de los recubrimientos PEO ..................................................................24 
1.2.2 Caracterización de los recubrimientos .....................................................................25 
1.2.3 Ensayos de corrosión ...............................................................................................26 
1.3 Resultados y discusión ....................................................................................................27 
1.3.1 Variación de voltaje vs tiempo ................................................................................27 
1.3.2 Morfología, porosidad y composición química de los recubrimientos PEO ...........30 
1.3.3 Pruebas de corrosión ................................................................................................36 
1.4 Conclusiones parciales ....................................................................................................37 
2 Efecto de los parámetros eléctricos de PEO en las características de los recubrimientos. ....40 
2.1 Introducción ....................................................................................................................41 
2.2 Experimental ...................................................................................................................45 
2.2.1 Preparación de los recubrimientos PEO ..................................................................45 
2.2.2 Caracterización de los recubrimientos .....................................................................46 
2.2.3 Ensayos de corrosión ...............................................................................................47 
2.3 Resultados y discusión ....................................................................................................49 
2.4. Conclusiones parciales ....................................................................................................80 
3. Efecto de diferentes soluciones de sellado sobre recubrimientos PEO en magnesio AZ31 a 
través del método hidrotermal .......................................................................................................82 
3.1. Introducción ....................................................................................................................82 
3.2. Experimental ...................................................................................................................85 
 
 
9 
 
3.2.1. Preparación de los recubrimientos PEO ..................................................................85 
3.2.2. Caracterización de los recubrimientos .....................................................................85 
3.2.3. Ensayos de corrosión ...............................................................................................86 
3.3. Resultados y discusión ....................................................................................................86 
3.4. Conclusiones parciales ....................................................................................................98 
4. Comparación del efecto de los parámetros eléctricos de PEO para AZ31 y AZ91 en las 
características de los recubrimientos. ..........................................................................................100 
4.1. Introducción ..................................................................................................................101 
4.2. Experimental .................................................................................................................103 
4.2.1. Preparación de los recubrimientos PEO ................................................................103 
4.2.2. Caracterización de los recubrimientos ...................................................................103 
4.2.3. Ensayos de corrosión .............................................................................................103 
4.3. Resultados y discusión ..................................................................................................104 
4.4. Conclusiones parciales ..................................................................................................120 
5. Efecto del modo potenciostático y del sellado en las aleaciones de magnesio AZ31, AZ61 y 
AZ91 ............................................................................................................................................122 
5.1. Introducción ..................................................................................................................123 
5.2. Experimental .................................................................................................................124 
5.2.1. Caracterización de los recubrimientos ...................................................................125 
5.2.2. Ensayos de corrosión .............................................................................................126 
5.3. Resultados y discusión ..................................................................................................126 
5.4. Conclusiones parciales ..................................................................................................141 
6. Escalamiento del anodizado PEO en modo galvanostático con tratamiento de sellado y pintura 
en tubería en aleación de magnesio AZ31. ..................................................................................143 
6.1. Introducción ..................................................................................................................144 
6.2. Experimental .................................................................................................................146 
6.2.1. Preparación de los recubrimientos PEO ................................................................146 
6.2.2. Caracterización de los recubrimientos ...................................................................148 
6.2.3. Identificación de las muestras: ...............................................................................148 
6.2.4. Ensayos de corrosión .............................................................................................149 
6.3. Resultados y discusión ..................................................................................................150 
 
 
10 
 
6.4. Conclusiones parciales ..................................................................................................157 
7. APORTES DE LA INVESTIGACIÓN ...............................................................................158 
8. CONCLUSIONES GENERALES .......................................................................................160 
9. TRABAJOS A FUTURO ....................................................................................................162 
BIBLIOGRAFÍA .........................................................................................................................163 
 
 
 
 
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INTRODUCCIÓN 
El magnesio es uno de los materiales más livianos en la tierra, con dos tercios de la 
densidad del aluminio y dos quintos de la del titanio (Alam et al., 2011; Cho et al., 2009). Este 
material es 100% reciclable, tiene una excelente capacidad de amortiguación, no es tóxico, es 
mecanizable y sus aleaciones son fácilmente moldeables, lo que permite la fabricación depiezas 
complejas. Es una alternativa atractiva y rentable para ser utilizada en las industrias aeroespacial 
y automotriz, y para la fabricación de dispositivos portátiles y electrónicos (Calderón et al., 
2016; Esmaily et al., 2017). Este material se ha utilizado para reducir el peso de los productos 
fabricados, lo que contribuye a la disminución del consumo de combustible y, en consecuencia, a 
las emisiones de CO2 (Brief, 2009). Dentro de las aleaciones de magnesio, las de Mg-Al-Zn son 
las más utilizadas y estudiadas, ya que exhiben mejor resistencia a la corrosión, mejor tenacidad, 
buena plasticidad y resistencia al estrés en comparación con otras aleaciones de magnesio (Cao 
et al., 2016; Esmaily et al., 2017; J. Li et al., 2016b). Sin embargo, el magnesio y sus aleaciones 
son altamente electronegativos y se ven afectados en contacto con ambientes húmedos, agua 
dulce, agua de mar, la mayoría de los ácidos orgánicos o inorgánicos y sus sales. (Calderón et al., 
2016; Gray & Luan, 2002; Segarra et al., 2015). La baja resistencia a la corrosión de las 
aleaciones de magnesio, se atribuye a que la capa de óxido formada sobre su superficie no es 
protectora con una relación Pilling-Bedworth <1, siendo porosa, incompleta y vulnerable a 
ambientes húmedos (D. Sreekanth, N. Rameshbabu, 2012). Por estas razones, un tratamiento 
superficial de aleaciones de magnesio es casi obligatorio para mejorar su resistencia a la 
corrosión y extender sus aplicaciones. Entre muchos tratamientos de superficie para magnesio y 
sus aleaciones (Ashassi-Sorkhabi et al., 2019; Hsu et al., 2019; Nazeer et al., 2019; Y. Wang et 
al., 2019), el desarrollo de películas anódicas en la superficie se presenta como una buena 
 
 
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opción. El procedimiento conocido como oxidación electrolítica por plasma (PEO), permite el 
desarrollo de capas anódicas con morfología y composición química controlada, recubrimientos 
con buena adhesión, mayor espesor, dureza mejorada y resistencia al desgaste en contraste con el 
anodizado tradicional (Dehnavi et al., 2013). El proceso PEO y sus etapas, así como las 
características de las películas anódicas formadas a través del mismo y el mecanismo de 
formación de los canales de descarga (poros) han sido ampliamente explorados [16,17,18]. Los 
defectos de los recubrimientos PEO, están asociados a la aparición de chispas de alta energía 
(chispas naranja-rojas) durante el proceso de anodizado (Dehnavi et al., 2013; Xin & Chu, 
2010b). Estos defectos son de varios tipos: grietas, poros, descargas incompletas, residuos 
amorfos, entre otros (Ur Rehman & Koo, 2017). 
El PEO, es un método amigable con el medio ambiente, usado en la industria para 
mejorar la resistencia a la corrosión y al desgaste de materiales ligeros como el aluminio, el 
titanio, el zirconio y el magnesio (D. Sreekanth, N. Rameshbabu, 2012). Este método se basa en 
la polarización anódica de un metal en una solución acuosa de un electrolito, a voltajes que 
provocan la aparición de micro descargas de plasma sobre la superficie del electrodo (sustrato 
metálico de interés) (D. Sreekanth, N. Rameshbabu, 2012). De este método se tienen datos desde 
1932, sin embargo, el científico Ruso Markov es conocido como el “padre” del PEO, quien en 
1970 pudo desarrollar y llevar este proceso a escala industrial (Kuhn, 2003). En cuanto a los 
requerimientos que debe cumplir un recubrimiento PEO, es la estabilidad química a través de los 
electrolitos de la solución, disminución de los defectos morfológicos a través de la elección de 
soluciones y procesamientos adecuados (Madhan Kumar et al., 2015). En el PEO, los voltajes 
aplicados exceden el voltaje de ruptura dieléctrica de la película de óxido en crecimiento y forma 
micro-descargas, que permiten incorporar al recubrimiento en formación las especies de la 
 
 
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solución electrolítica, dando como resultado el mejoramiento de las propiedades mecánicas, 
dureza y desgaste del material; sin embargo, estos micro-arcos forman poros que pueden en 
ambientes agresivos, ser un problema contra la corrosión, por lo cual, se requiere un sellado 
posterior del recubrimiento (Xin & Chu, 2010b). Los poros surgen durante el proceso PEO en los 
sitios de los canales de descarga debido a la evolución del gas a través del material de óxido 
fundido (Mohedano et al., 2015). Las temperaturas de la solución electrolítica suele ser de 50ºC, 
sin embargo la temperatura que alcanza el plasma puede superar los 1000ºC lo que conduce a la 
formación vítrea o cerámica del recubrimiento anódico sobre la superficie del sustrato (Kuhn, 
2003). 
El proceso de PEO cuenta generalmente con 2 macro-etapas: la primera es la oxidación 
del sustrato metálico; y la segunda es la modificación que realiza el plasma durante el proceso de 
crecimiento de la película, evitando grietas y mayor resistencia a la corrosión y a la fatiga 
(Keronite, 2017). 
Principios y proceso 
Según (Xin & Chu, 2010b), la formación del recubrimiento cerámico sobre un sustrato de 
magnesio y sus aleaciones a través de PEO, tiene cuatro pasos: 
• El primer paso comienza con la disolución de la aleación de magnesio, lo que resulta en 
una especie de capa pasiva, delgada y transparente (Barati Darband et al., 2017) sobre la 
superficie de Mg(OH)2 y MgO y dependiendo del electrolito utilizado también puede 
haber otras especies sobre la misma. Esto puede aparecer a 60 Voltios sin formación de 
chispa. 
𝑀𝑔 → 𝑀𝑔2+ + 2𝑒− 
𝑀𝑔2+ + 2𝑂𝐻− → 𝑀𝑔(𝑂𝐻)2 
 
 
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𝑀𝑔(𝑂𝐻)2 → 𝑀𝑔𝑂 + 𝐻2𝑂 
• El segundo paso se inicia con la formación de chispas muy pequeñas y de corta vida, 
donde hay ruptura dieléctrica de la capa pasiva, dada por un voltaje de ruptura 
característico del sistema, que depende de su composición y conductividad; en este paso 
se observa una vigorosa evolución de gas. Con una reacción en el ánodo: 
𝑀𝑔(𝑂𝐻)2 → 𝑀𝑔𝑂 + 𝐻2O 
𝐻2O→ 2𝐻2 + 𝑂2 
2𝑀𝑔 + 𝑂2 → 2𝑀𝑔𝑂 
• Conforme aumenta el tiempo y el voltaje, y con ello el crecimiento de la película; las 
chispas se vuelven más grandes y duraderas, pasando así, a la tercera etapa. 
• El aumento del voltaje es bastante rápido en las tres primeras etapas del proceso; sin 
embargo, en el cuarto paso el voltaje aumenta muy lentamente y las chipas se vuelven 
más grandes y duraderas en comparación a las otras etapas. Ese punto donde el voltaje 
aumenta lentamente se conoce como voltaje crítico (Barati Darband et al., 2017) 
La capa final por PEO suele componerse de MgO y otros aditivos de acuerdo a la 
solución electrolítica empleada, como: silicato de Magnesio, fosfato de Magnesio, fluoruro de 
Magnesio, entre otros. En la Figura 1, puede verse una curva característica de voltaje vs tiempo 
para el proceso PEO, usando como electrolito un silicato. 
 
 
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Figura 1. Curva vs tiempo de un proceso PEO usando un electrolito de silicato 
Algunos autores, describen estas etapas del proceso PEO como: 
Etapa 1. Anodizado normal. 
Etapa 2. Anodizado por chispa o sparks. 
Etapa 3. Oxidación de micro chispas. 
Etapa 4. Oxidación de arco. 
 
La etapa 1 termina con la aparición del voltaje de ruptura, punto donde comienza la etapa 
2, que culmina con el inicio del voltaje crítico, a partir del cual se dan las etapas 3 y 4 (Barati 
Darband et al., 2017). Según Dehnavi et al. (Dehnavi et al., 2013), la morfología general de los 
recubrimientos PEO, consiste en una capa porosa que puede alcanzar espesores de 5 a 200 µm 
con una interfaz irregular. Generalmente este tipo de recubrimientos cuentan con una capa 
barrera densa adherida al sustrato metálico de algunos nanómetros de espesor, seguida de una 
capa intermedia bastante compacta de óxido cuyo espesor crece mediante la descarga continua y 
durante la cual se da la formación de poros, por último se encuentra una capa externa porosa 
(Barati Darband et al., 2017). En la Figura 2, se presentael caso de un tratamiento PEO con 
 
 
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silicato, en ella se diferencian cuatro regiones diferentes: IV) una capa barrera menor a 1 µm, III) 
seguida de una capa intermedia compacta con un bajo número de poros y concavidades, II) luego 
una región porosa con canales visibles y I) por último una región porosa externa con cráteres en 
la parte superior (Xin & Chu, 2010b). 
 
Figura 2. Sección transversal de recubrimiento PEO en aleaciones de magnesio vistas a través de 
microscopia SEM 
La porosidad de los recubrimientos PEO, es producto del oxígeno disuelto que queda 
atrapado en los óxidos fundidos, esta a su vez, depende de la intensidad de las descargas y el 
tiempo del proceso PEO. Las altas descargas de los micro-arcos sobre la superficie produce 
grandes poros o cráteres en el recubrimiento (Dehnavi et al., 2013). Se han identificado poros 
que van desde 0.5 µm a 50 µm para las aleaciones de Magnesio (Xin & Chu, 2010b), también 
son conocidos como canales de descarga, y su tamaño está relacionado con el espesor del 
recubrimiento, ya que una descarga de chispa pequeña da como resultado canales de descargas 
pequeños que limitan la cantidad de iones metálicos y aniones del electrolito disponibles para la 
producción de óxido, por lo tanto hay menos espesor [28,29]. 
Algunos autores han indicado que el área promedio cubierta de poros, es decir, la 
densidad de porosidad, es incluso más importante que el tamaño de poro individual, y debe ser 
 
 
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tenida en cuenta, cuando se quiere medir la resistencia a la corrosión del recubrimiento (Rehman 
et al., 2016). 
La propiedad anticorrosiva de los recubrimientos cerámicos está determinada por el 
efecto conjunto del espesor, la microestructura y la composición química (H. Chen et al., 2010b), 
por lo que se desean recubrimientos densos, compactos e impermeables (Mingo et al., 2018). En 
general, los recubrimientos producidos por PEO confieren resistencia a la corrosión en ambientes 
suaves o por cortos periodos de tiempo; en otros tipos de ambientes más agresivos, la protección 
ante la corrosión de estos recubrimientos depende: de la composición, el espesor y la cantidad de 
defectos del mismo. Particularmente el ataque galvánico solo es prevenido en este tipo de 
recubrimientos, con un sellado posterior (Xin & Chu, 2010b). 
En el caso de las aleaciones de Magnesio, la principal forma de corrosión se da por 
picadura en solución de NaCl, por lo que la protección contra este tipo de corrosión se mide por 
el efecto de bloqueo sobre la transferencia de iones cloruro (H. Chen et al., 2010b), la cual está 
fuertemente influenciada por la temperatura (Esmaily et al., 2016). Recubrimientos con una 
estructura compacta pueden reducir la probabilidad de corrosión por picadura, y recubrimientos 
gruesos pueden soportar mejor la resistencia a la corrosión uniforme (Shen et al., 2013). 
 
 
 
 
 
 
 
 
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OBJETIVOS 
 
Objetivo General 
Desarrollar recubrimientos resistentes a la corrosión en aleaciones de magnesio tipo AZ, 
mediante oxidación electrolítica por plasma PEO y post-tratamiento. 
 
 Objetivos Específicos 
• Definir los parámetros óptimos para la obtención de recubrimientos homogéneos, 
compactos y de baja porosidad, a través de la técnica PEO sobre aleaciones de Magnesio 
tipo AZ (AZ31, AZ61 y AZ91). 
• Especificar los parámetros de post-tratamiento (sellado y/o pintura) que permitan disminuir 
la porosidad y el tamaño de poro de los recubrimientos desarrollados. 
• Evaluar la resistencia a la corrosión de los diferentes recubrimientos, mediante ensayos 
electroquímicos, evolución de hidrógeno y ensayos en cámara de niebla salina. 
 
 
 
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PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN 
 
¿Se puede mejorar la resistencia a la corrosión de los recubrimientos de PEO en aleaciones de 
magnesio mediante la aplicación de un postratamiento escalable? 
 
 
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CAPITULO 1. EFECTO DE LA COMPOSICIÓN DEL ELECTROLITO SOBRE LA 
POROSIDAD, TAMAÑO DE PORO Y HOMOGENEIDAD, DE LOS 
RECUBRIMIENTOS PEO SOBRE LA ALEACIÓN DE MAGNESIO AZ31B 
 
Resumen 
En este capítulo se analizaron varias soluciones electrolíticas para desarrollar 
recubrimientos PEO sobre el magnesio y sus aleaciones, con el fin de mejorar sus características 
morfológicas y su capacidad de resistir la corrosión. Para esto, se utiliza una solución con silicato 
de sodio más varios aditivos como: nitrato de cerio, metanol, hexametilentetramina, pirofosfato 
de potasio y fluoruro de sodio. La morfología y composición elemental de los recubrimientos 
formados se examinaron mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) y espectroscopia de 
dispersión de energía (EDS). La resistencia ante la corrosión fue medida mediante niebla salina, 
ya que constituye una prueba agresiva, rápida y ajustada a la aplicación real de este tipo de 
recubrimientos. Se descubrió que la solución que contenía hexametilentetramina presentaba el 
mejor comportamiento ante la corrosión y la adición de este compuesto a la solución de silicato 
de sodio servía para disminuir el tamaño de poro y estabilizar el sistema. El fluoruro de sodio 
permite obtener los recubrimientos con menor área de poro, sin embargo, no presentan la mejor 
resistencia contra la corrosión. 
1.1 Introducción 
Wang et al. (Mori et al., 2014), indicaron que la resistencia a la corrosión de un 
recubrimiento, está más relacionada con los defectos microestructurales que con el espesor del 
mismo, ya que su efecto se vuelve menos importante a medida que el recubrimiento se vuelve 
más poroso y grueso. De ahí la importancia de establecer microestructuras con características 
 
 
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deseables dependientes del tipo de aplicación. Las características de la película desarrolladas por 
PEO, obedecen en gran medida a la naturaleza del electrolito, se ha encontrado por ejemplo que 
las películas basadas en silicato tienden a ser más compactas que las de fosfato (Xin & Chu, 
2010b). La porosidad de las capas, está determinada en gran medida por la densidad de corriente 
durante el PEO, y por lo tanto las propiedades tribológicas, de corrosión y dureza (Xin & Chu, 
2010b). Se ha determinado que densidades muy altas producen un crecimiento rápido de la 
película, con una estructura gruesa poco resistente a la corrosión, con mayores tamaños de poros 
y grietas. También altas descargas de voltaje están asociadas a mayores espesores y 
porosidades/grietas (Xin & Chu, 2010b). 
Los recubrimientos PEO desarrollados a partir de soluciones electrolíticas de silicato 
presentan mejor resistencia a la corrosión, que aquellos que emplean soluciones a base de 
fosfatos; sin embargo, ambos electrolitos confieren notable resistencia a la corrosión a las 
aleaciones de Magnesio. Las pruebas de corrosión empleadas, utilizan solución de NaCl al 3.5 
wt% y al 5wt%, inmersión en sal, cámaras de niebla salina, entre otras. Se ha establecido, a 
través de resultados electroquímicos a largo plazo y pruebas en cámaras de niebla salina, que la 
degradación del recubrimiento está dada por la composición de fases, el espesor y el grado de 
porosidad del mismo; motivo por el cual se sugiere sellar los poros obtenidos por PEO (Xin & 
Chu, 2010b). 
Algunas de las alternativas empleadas para mejorar la resistencia a la corrosión en el 
proceso PEO según Sankara Narayanan et al. [27] incluyen: 
- El aumento de la concentración de los electrolitos, lo que disminuye la porosidad, 
aumenta la compacidad y fracción volumétrica de la fase MgO. Por ejemplo, un aumento 
 
 
22 
 
de la concentración de KOH (de 3 a 10 g/l) y Na2SiO3 (de 2 a 15 g/l) disminuyó la 
densidad de poros de 136 a 24 poros/mm2. 
- La adición de algunos elementos como fosfato, silicato, fluoruro, aluminato, zirconato y 
permanganato, al electrolito base (NaOH / KOH), aumenta la conductividad del 
electrolito, y disminuye el voltaje de ruptura, como se habíamencionado anteriormente, 
produciendo capas más densas y menos porosas. Por lo tanto, formación de nuevas 
especies diferentes a MgO, como fosfato de Magnesio, silicato de Magnesio, fluoruro de 
Magnesio, entre otros, ayuda a aumentar la resistencia a la corrosión. 
Se han desarrollado sobre aleaciones de Magnesio procesos de anodizado, usando 
fluoruro ácido dando como resultado recubrimientos estables en condiciones de humedad y alta 
temperatura. Es conocido a nivel industrial el proceso DOW 17, desarrollado por DOW 
Chemical, el cual se puede aplicar al Magnesio y sus aleaciones, en este caso se emplea una 
solución alcalina de un hidróxido de metal alcalino y una sal de fluoruro o Hierro, o una mezcla 
de ambas. En este proceso se producen recubrimientos bifásicos de dos capas. La primera capa 
es delgada de unos 5 µm y se produce con voltajes bajos de color verde claro. La segunda capa 
es más gruesa de unos 30 µm obtenida a voltajes más altos y de un color verde oscuro, esta 
última tiene buena resistencia a la corrosión y a la abrasión. La aleación AZ91 sometida a este 
tratamiento demostró tener muy buena resistencia a la corrosión. A través del proceso de 
anodizado con Dow 17, se obtiene una capa barrera en la interface con una capa de estructura 
cilíndrica superpuesta (Gray & Luan, 2002). 
 
Recubrimientos con Anomag, desarrollado por Magnesium Technology Licensing Ltd., 
constan de un anodizado con una solución electrolítica acuosa de amoniaco e hidrógenofosfato 
 
 
23 
 
de sodio y amonio, la presencia de este último evita la producción de chispa por lo que no se 
debe cuidar la temperatura de la solución electrolítica, se encontró que este recubrimiento posee 
buena resistencia a la corrosión y a la adhesión de pintura (Gray & Luan, 2002). 
Se han desarrollado patentes de soluciones básicas electrolíticas en torno al anodizado de 
Magnesio por PEO: la patente China CN 1.311.354, propone un electrolítico básico de silicato 
para el anodizado no solo de Magnesio, sino también para el Aluminio. Magnesium Technology 
Ltd con patente EE. UU. 6.280.598, propone un electrolito que usa aminas en concentraciones de 
hasta 3 M y fosfatos en un rango de 0.01 a 0.2 M; las temperaturas de las soluciones 
electrolíticas se recomiendan entre 10 y 30 ºC. Jacques Beauvir con solicitud patente 
estadounidense 2002112962 propone un electrolito a base de un hidróxido metálico alcalino y 
una sal oxácida (Kuhn, 2003). El proceso PEO Magoxid-coat, patentado por GmbH Ltda., consta 
de una solución libre de cloro con iones de fosfato, borato, silicato, aluminato o flúor, en 
presencia de una fuente de cationes al cual se agrega un estabilizador como urea, 
hexametilendiamina, hexametilentetramina, glicol o glicerina; el recubrimiento obtenido consta 
de tres capas: capa barrera, capa de óxido con porosidad intermedia y capa porosa con buena 
capacidad de adhesión a pintura, el resultado final es un recubrimiento con buena resistencia al 
desgaste y a la corrosión. Bai & Chen (2009), añadieron a un electrolito de silicato y fosfato, 
hexametilentetramina, con el fin de disminuir los defectos del recubrimiento, suavizando la 
superficie del revestimiento de óxido y reduciendo el estrés térmico. También se han incorporado 
nanopartículas de SiC, al proceso PEO con electrolito a base silicato-hexametafosfato en la 
aleación AZ31, mejorando significativamente la resistencia al desgaste, comparado con el 
tratamiento sin nanopartículas. Otros autores han incorporado nanopartículas de alúmina a un 
electrolito de aluminato en una aleación AZ91D, las nanopartículas se incorporaron al 
 
 
24 
 
recubrimiento mejorando sus propiedades mecánicas en cuanto a dureza y resistencia a la 
corrosión (Yu et al., 2015). 
En este capítulo se determinará cuál es el efecto de la adición de ciertos aditivos a un 
electrolito a base de silicato de sodio, sobre la morfología de los recubrimientos desarrollados 
por PEO en magnesio AZ31. 
 
1.2 Experimental 
1.2.1 Preparación de los recubrimientos PEO 
Las muestras de la aleación de magnesio AZ31B (Al 2.9%, Zn 0.82%, Mn 0.34% bal. Mg 
(wt. %)) fueron cortadas en láminas cuadradas de10×10×1 mm aproximadamente. Las muestras 
se pulieron mecánicamente con papel abrasivo SiC hasta lija # 1500, luego se desengrasaron con 
acetona, se lavaron con agua destilada en un baño ultrasónico durante 15 minutos y se secaron en 
una corriente de aire caliente. El proceso de anodizado se realizó en un vaso de precipitados de 
acero inoxidable de 1000 ml que funcionó como cátodo, el cual estaba rodeado por agua fría. El 
baño electrolítico se agitó vigorosamente a ~ 400 rpm durante el proceso de PEO para 
mantenerlo a una temperatura uniforme de ~ 25 ºC. Los recubrimientos anódicos se obtuvieron 
en modo galvanostático utilizando una fuente de alimentación CC Matsusada VoL500-20 y 
aplicando una densidad de corriente de ~ 60 mA.cm-2. La composición de las soluciones 
electrolíticas de PEO y los parámetros del proceso se dan en la Tabla 1. 
 
 
 
 
 
25 
 
Tabla 1. Composición de baño electrolítico y parámetros eléctricos utilizados para obtener los recubrimientos 
anódicos, todas las soluciones presentan pH entre 12 y 13. En todos los casos se utilizó una densidad de corriente 
de ~60 mA·cm-2. 
Muestra ID 
Baño electrolitico 
(g·L-1) 
Tiempo del proceso (s) Conductividad (mS cm-1) 
Si1000 
NaSiO3.9H2O: 10 
KOH:4 
1000 21.0 
NaF1000 
NaSiO3.9H2O: 10 
KOH:4 
NaF:5 
1000 28.6 
K1000 
NaSiO3.9H2O: 10 
KOH:4 
K4P2O7:10 
1000 25.1 
H1000 
NaSiO3.9H2O: 10 
KOH:4 
(CH2)6N4:10 
1000 18.4 
Ce400 
NaSiO3.9H2O: 10 
KOH: 4 
Ce(NO3)3: 0.1 
400 22.6 
M400 
NaSiO3.9H2O: 10 
KOH: 4 
Metanol al 16% 
400 14.9 
 
1.2.2 Caracterización de los recubrimientos 
La evaluación morfológica de los recubrimientos: porosidad, tamaño de poro y el 
espesor; a través micrografías SEM fueron determinantes para elegir el tipo de electrolito a usar 
en esta investigación. Para las micrografías SEM se utilizó un Microscopio Electrónico de 
Barrido (SEM) JEOL JSM 6490 LV. Secciones transversales fueron preparadas 
metalográficamente, luego de cortar recubrimientos, embeberlos en resina Epoxica y hacer 
pulido manual de forma ascendente a la cara expuesta comenzando con lija #400 a lija #2500, 
hasta llegar a pulir con alúmina de 0.3 μm y obtener un acabado espejo (Long et al., 2017). La 
porosidad y el espesor promedio de los recubrimientos (en las imágenes SEM) fueron 
determinadas por usando el software ImageJ [24,25]. 
 
 
 
26 
 
1.2.3 Ensayos de corrosión 
1.2.3.1 Ensayo en cámara de niebla salina 
El ensayo de cámara de niebla salina fue llevado a cabo por 7 días , usando una cámara 
Q-LAB Q-FOG/SSP600 de acuerdo con lo indicado en el estándar ASTM B117 (Society for 
Protective Coatings, 2018). La atmósfera de niebla salina usa una solución acuosa de NaCl 5 wt. 
%, pH neutro, presión de aspersión de aire en el rango de 70-170 kN m−2 y temperatura de 35°C. 
Después de la prueba, las muestras se enjuagaron con agua destilada y luego se secaron con aire 
caliente. Para evaluar la corrosión de las muestras, se analizó la apariencia superficial de las 
mismas después de la exposición a la prueba de acuerdo con la norma ASTM D610-08 (Society 
for Protective Coatings, 2008). Siguiendo este estándar, y de acuerdo con la fracción de área 
superficial afectada por la corrosión, se dio una puntuación acorde con lo recomendado con la 
norma y mostrado en la Tabla 2. Una puntuación alta corresponde a una alta resistencia a la 
corrosión. (Mingo et al., 2018). La medición de las áreas de superficie afectadas por la corrosión 
se realizó con el software ImageJ usando una imagen escaneada de cada superficie de las 
muestras. Los ensayos se realizaron por triplicado, con los valores promedio de las mediciones 
individuales presentadas en los resultados. 
Tabla 2. Evaluación dela corrosión a través de cámara de niebla salina según norma ASTM D610-08 
Grado de 
corrosión 
Porcentaje de superficie con menos oxidación 
Ejemplos visuales 
Spot(s) General (G) Pinpoint (P) 
10 Menor o igual a 0.01 por ciento - 
9 Mayor que 0.01 por ciento y hasta 0.03 por ciento 9-S 9-G 9-P 
8 Mayor que 0.03 por ciento y hasta 0.1 por ciento 8-S 8-G 8-P 
7 Mayor que 0.1 por ciento y hasta 0.3 por ciento 7-S 7-G 7-P 
6 Mayor que 0.3 por ciento y hasta 1.0 por ciento 6-S 6-G 6-P 
5 Mayor que 1.0 por ciento y hasta 3.0 por ciento 5-S 5-G 5-P 
4 Mayor que 3.0 por ciento y hasta 10.0 por ciento 4-S 4-G 4-P 
3 Más del 10.0 por ciento y hasta el 16.0 por ciento 3-S 3-G 3-P 
2 Mayor que 16.0 por ciento y hasta 33.0 por ciento 2-S 2-G 2-P 
1 Mayor que 33.0 por ciento y hasta 50.0 por ciento 1-S 1-G 1-P 
0 Más del 50 por ciento - 
 
 
 
27 
 
1.3 Resultados y discusión 
1.3.1 Variación de voltaje vs tiempo 
En la Figura 3 aparecen las curvas de Voltaje vs Tiempo, de los recubrimientos PEO 
procesados de acuerdo a los tratamientos enumerados en la Tabla 1. El comportamiento de las 
curvas es similar al reportado en la literatura (ver Figura 1): al principio, el voltaje aumenta 
linealmente con el aumento del tiempo, este comportamiento se relaciona con la formación de 
una capa delgada y compacta, que incrementa la resistencia eléctrica del sustrato lo que conlleva 
a un aumento brusco del voltaje y de forma casi lineal en el tiempo; a su vez se libera gran 
cantidad de gas en forma de burbujas sobre el sustrato. En la segunda etapa, la pendiente de la 
curva se vuelve menos empinada, aparece el primer punto de inflexión el cual está asociado con 
el voltaje de ruptura; también se forman pequeñas chispas blancas sobre la superficie del ánodo. 
Durante la tercera etapa, aparece el segundo punto de inflexión sobre la curva, el cual se 
denomina voltaje crítico y es allí, donde el voltaje se vuelve aproximadamente constante y las 
chispas cambian de color blanco a naranja, con sonido estridente, reduciendo su frecuencia y 
aumentando su tamaño [8,28]. 
La Figura 3a contiene las curvas de voltaje vs tiempo de los recubrimientos PEO 
denominados H1000, Si1000, K1000 y NaF1000; estos dos últimos presentan voltajes de ruputa, 
voltajes criticos y voltajes finales, comparativamente más bajos que los primeros; esto podria 
estar vinculado con la mayor conductividad de las soluciones electroliticas (ver conductividad en 
la Tabla 1), y a la aparición de chispas menos energéticas, produciendo recubrimientos con 
tamaños de poros más pequeños (Madhan Kumar et al., 2015), capas con menos defectos (Bai & 
Chen, 2009a) y menor espesor (H. Chen et al., 2010b). Esto se ve confirmado en el recubrimiento 
NaF1000 que tiene la menor área promedio de poro y en el recubrimiento K1000 que presenta el 
 
 
28 
 
menor espesor de capa (Tabla 3). Por su lado las muestras H1000 y Si1000, presentan mayores 
tasas de crecimiento hecho que se evidencia con mayores voltajes de ruptura, crítico y final. 
 
Figura 3. Curvas de voltaje vs Tiempo de los recubrimientos desarrollados a través de la técnica PEO y 
conforme a lo indicado en la Tabla 1 
Al observar cada uno de los procesos PEO de la Figura 3a, puede apreciarse que en el 
caso de la muestra K1000, la curva detiene su crecimiento cerca de los 280V±10V, con 
constantes oscilaciones de voltaje lo que denota inestabilidad en el sistema desde los 200 
segundos. Luego de 700 segundos la magnitud de dichas inestabilidades aumenta pasando de 
±10V a ~±50V, en este punto aparecen los sparks de color amarillo-naranja produciendo gran 
ruido y daño en el recubrimiento, incluso hasta el desprendimiento del mismo. Por su parte la 
muestra NaF1000 luego de 80s llega a un voltaje más o menos estable de ~250V±25V con 
constantes fluctuaciones en el sistema; su voltaje final es el más bajo de todas las muestras 
estudiadas a diferencia de lo reportado por Chen et al.(H. Chen et al., 2010a). 
 
 
 
29 
 
Tabla 3. Parámetros morfológicos de los recubrimientos desarrollados sobre la aleación de magnesio AZ31 según 
lo establecido en la Tabla 1 para los recubrimientos PEO de 1000 s 
Muestra 
Área promedio de 
poro (µm2) 
Porosidad 
Promedio (%) 
Diámetro 
Feret (µm) 
Espesor 
promedio (µm) 
Espesor promedio de 
la capa barrera (µm) 
Si1000 1.56 19.00 1.710 9.67 1.64 
NaF1000 0.26 14.90 0.70 9.93 - 
K1000 1.08 16.32 1.40 4.23 - 
H1000 0.80 8.84 1.19 7.24 1.24 
 
Las soluciones electroliticas de los recubrimientos H1000 y Si1000, presentan una 
diferencia sustancial en su composición debido a la adición de una hexamina denominado 
hexametilentetramina. La adición de esta hexamina muestra una función estabilizadora en el 
comportamiento de la curva de voltaje vs tiempo, lo que puede advertirse en la Figura 3a, ya que 
la curva de H1000 es la única que no muestra caídas súbitas de voltaje. La estabilidad en la curva 
podría indicar que el recubrimiento es compacto y con mayor espesor (Shen et al., 2013). Al 
observar de cerca el comportamiento de la muestra H1000 durante el proceso PEO, se ve que 
llega a un voltaje de estabilización de ~390V luego de 200 s, de ahí en adelante tiene un lento 
crecimiento en la curva de voltaje hasta llegar a alrededor de 400V. La muestra Si1000 presenta 
un voltaje de estabilización de aproximadamente 370V luego de 300s. 
El aumento del tiempo del proceso PEO en modo galvanostatico, trae consigo un 
aumento en el voltaje y en la intensidad de las descargas de energía (spark), haciendo que la 
morfología del recubrimiento sea más porosa con tamaños de poro más grande (Lu et al., 2016). 
Por esta razón, se consideró disminuir el tiempo del proceso de 1000 s a 400 s como se muestra 
en la Figura 3b, y adicionalmente se eligió el electrolito empleado en el recubrimiento H1000 
como el que presenta mejor comportamiento y se compara con otros recubrimientos. En esta 
figura se puede ver como todos los recubrimientos evaluados muestran la misma tendencia, con 
un aumento en la tasa de voltaje al comienzo y disminución de la misma al final del proceso. El 
 
 
30 
 
recubrimiento H400 sigue presentando mayor estabilidad, en comparación con los 
recubrimientos M400 y Ce400 (Ver Tabla 1), con un voltaje de ruptura, voltaje critico y voltaje 
final más alto. M400 y Ce400 presentan voltajes de ruptura similares alrededor de los 125V. 
Ce400 presenta un voltaje de estabilización más tardío luego de 200 s a ~361V y un voltaje final 
de ~385V. La muestra M400 presenta un comportamiento bastante inestable con fluctuaciones 
de voltaje que van desde los 238V hasta los 362V, luego de los 130s donde alcanzó un voltaje 
máximo de 365V y luego del cual el proceso se inestabiliza. 
1.3.2 Morfología, porosidad y composición química de los recubrimientos PEO 
Las imágenes de la vista superior y transversal de los recubrimientos PEO sobre la 
aleación de magnesio AZ31 a través de microscopia SEM, pueden observarse en la Figura 4 y 
Figura 5, al igual los valores de área promedio de poro, porosidad, espesor del recubrimiento y 
espesor de la capa barrera se presentan en las Tabla 3 y Tabla 4. 
 
 
31 
 
 
Figura 4. Micrografías SEM (electrones secundarios) de los recubrimientos PEO llevado a cabo por 
1000 s realizados según Tabla 1 sobre las aleaciones de magnesio AZ31B. Las vistas superior y 
transversal de los recubrimientos se muestran junto con el análisis EDS de los mismos. 
 
La Figura 4 muestra en la primera columna a la izquierda, la vista superior de los 
recubrimientos (H1000, Si1000, K1000 y NaF1000), seguida por las micrografías de sus 
secciones transversales, sus análisis EDS y por último, en la columna de la derecha se muestran 
las imágenes de la apariencia superficial de los mismos. En este caso, visualmente la mayoría de 
los recubrimientos presentan un aspecto homogéneo, continúo, color blanco opacoy sin grietas; 
a excepción de la muestra K1000 que presenta algunas irregularidades en su superficie con 
aparente daño del sustrato y desprendimiento del recubrimiento. Lo anterior está asociado a la 
 
 
32 
 
acumulación de sparks de alta energía en regiones específicas del recubrimiento, acorde con lo 
mencionado anteriormente. Esta muestra también presenta el espesor más bajo de los 
recubrimientos desarrollados a los 1000 segundos sin una visualización certera de la capa 
barrera, esto sumado a la inestabilidad de voltaje visualizado en la curva de voltaje vs tiempo, 
indica que hubo una competencia entre la formación y el desprendimiento del recubrimiento, por 
esta razón el recubrimiento es muy delgado en comparación a los otros recubrimientos 
desarrollados. 
Las imágenes del recubrimiento NaF1000 en la Figura 4 muestran una superficie 
homogénea con pequeños poros, tal y como se confirma en la Tabla 3 donde este recubrimiento 
presenta el menor tamaño de área promedio de poro con 0.26 µm2. La vista de la sección 
transversal denota desprendimiento del recubrimiento, lo que podría indicar baja adherencia; 
tampoco se alcanza a visualizar la capa barrera, el espesor medido de la sección transversal 
muestra un recubrimiento grueso comparativamente con un valor de 9.93 µm. Según algunos 
autores el uso de NaF [23,24] podría ayudar a formar capas más compactas, uniformes y gruesas 
en comparación con un electrolito solo a base de silicato; además, podría aumentar la resistencia 
a la corrosión. 
Por su parte el recubrimiento H1000, presenta el segundo tamaño de área de poro más 
pequeño, la porosidad más baja y el mayor espesor de capa barrera con 2.315 µm (Tabla 3). Las 
imágenes de la Figura 4, muestran que el recubrimiento presenta una apariencia homogénea con 
una sección transversal comparativamente gruesa y una capa barrera bastante apreciable. Bai et 
al. (Bai & Chen, 2009b) indicó que la adición de hexametilentetramina a un electrolito a base de 
silicato podría disminuir el estrés térmico del recubrimiento y, a su vez, disminuir el tamaño de 
los poros y las grietas. Otros autores Echeverry-Rendon et al. (Echeverry-Rendon et al., 2018) 
 
 
33 
 
también han utilizado hexametilentetramina y NaF como aditivo en el proceso de PEO en 
magnesio comercialmente puro, para mejorar la resistencia a la corrosión de sus recubrimientos. 
La muestra Si1000 presenta el mayor espesor de capa barrera, aún cuando el tamaño 
promedio de poro y la porosidad es la mayor también; algunos autores sugieren que el uso de 
silicato promueve la formación de recubrimientos más compactos, más duros y con menos 
porosidad, en comparación de otros electrolitos como el fosfato [29,34]. 
La disminución del tiempo del proceso PEO de 1000s a 400s, tenía como objetivo 
disminuir los defectos en los recubrimientos. Para esto, se realizó como primer paso un análisis 
en cámara de niebla salida (ver Figura 6) de los recubrimientos descritos anteriormente a 
excepción de K1000, ya que por el daño sufrido en la capa y en el sustrato, se consideró poco 
viable seguir con este tipo de muestra. Dados los resultados mostrados en el ensayo de cámara de 
niebla salina (ver 
Tabla 5), solo se escogió la muestra H1000 para continuar con el proceso de análisis y 
disminuir el tiempo de 1000s a 400s. Al disminuir el tiempo de proceso se mejoraron algunas 
características morfológicas del recubrimiento en cuestión, se redujo el área promedio de poro de 
0.80 µm2 a 0.48 µm2, a pesar de que se aumentó la porosidad del 8.84% a 13.74% y se 
disminuyó el espesor como era de esperarse. La capa barrera se mantuvo más o menos igual y 
esto se debe a que la formación de la misma se da en las primeras etapas del proceso de 
anodizado PEO, es decir, antes de los 200 s (ver 
Tabla 4). 
El recubrimiento H1000 con la reducción del proceso PEO de 1000s a 400s, pasa a 
denominarse H400, y se compara con dos recubrimientos adicionales (M400 y Ce400), cuyas 
soluciones electrolíticas contienen metanol y nitrato de cerio, respectivamente (ver Tabla 1). El 
 
 
34 
 
metanol según algunos autores al ser adicionado a una solución de silicato disminuye el diámetro 
promedio de poro y la morfología en los recubrimientos PEO (He et al., 2015). Por otro lado el 
cerio ha tenido una gran demanda en la comunidad científica ya sea como nitrato u óxido, ya que 
algunos le atribuyen a las tierras raras mejorar las características morfológicas de los 
recubrimientos y su resistencia ante la corrosión [20,36,37]. 
 
Figura 5. Micrografías SEM (electrones secundarios) de los recubrimientos PEO llevado a cabo por 400 
s realizados según Tabla 1 sobre las aleaciones de magnesio AZ31B. Las vistas superior y transversal de 
los recubrimientos se muestran junto con el análisis EDS de los mismos. 
 
La Figura 5 muestra en la primera columna a la izquierda, la vista superior de los 
recubrimientos (H400, Ce400 y M400), seguida por las micrografías de sus secciones 
transversales y correspondientes análisis EDS. 
 
 
35 
 
La muestra M400 presenta una distribución de áreas de poro un poco mayor a los demás 
recubrimientos, haciéndose notoria la presencia de poros de grandes y pequeños. La sección 
transversal se evidencia un pobre crecimiento del recubrimiento sin una visualización certera de 
la capa barrera, esto sumado a la inestabilidad de voltaje visualizado en la curva de voltaje vs 
tiempo (ver Figura 3b), indica que hubo una competencia entre la formación y el 
desprendimiento del recubrimiento, de forma similar a lo visto en el recubrimiento K1000. Esta 
muestra presentó un área promedio de poro de 0.52 µm2, una porosidad de 16.70% y un espesor 
de 1.98 µm. 
Por su parte en la Figura 5, la vista superior del recubrimiento Ce400 muestra una capa 
porosa con presencia de poros comparativamente más grandes, hecho que se confirma con los 
datos mostrados en la Tabla 4, pues el área promedio de poro de dicha muestra es de 1.49 µm2. 
A diferencia de las otras muestras, la sección transversal de Ce400 presenta porosidades e 
irregularidades con una capa barrera de valor cercano a H400. 
Como se puede a preciar en la Tabla 4, el área promedio de poro y la porosidad de las 
muestras M400 y Ce400 son mayores a la muestra H400, además de presentar curvas de voltaje 
vs tiempo bastante inestables; por lo que el uso de estos compuestos no contribuye a mejorar las 
características morfológicas de un recubrimiento PEO desarrollado en una solución base de 
silicato de sodio. 
Tabla 4. Parámetros morfológicos de los recubrimientos desarrollados sobre la aleación de magnesio AZ31 según 
lo establecido en la Tabla 1 para los recubrimientos PEO de 400 s 
Muestra 
Área promedio de 
poro (µm2) 
Porosidad 
Promedio (%) 
Diámetro 
Feret (µm) 
Espesor 
promedio (µm) 
Espesor promedio de 
la capa barrera (µm) 
H400 0.48 13.74 0.92 5.60 1.25 
Ce400 1.49 18.23 1.69 4.77 1.06 
M400 0.52 16.70 0.99 1.98 - 
 
 
 
36 
 
1.3.3 Pruebas de corrosión 
En la Figura 6, puede verse las afectaciones superficiales (enmarcadas en círculos rojos) 
producidas por el ensayo de cámara de niebla salina durante 7 días en las muestras H1000, 
NaF1000 y Si1000. 
La muestra NaF1000 fue la que presentó mayor daño en su superficie, presentando en las 
3 muestras corrosión filiforme. La muestra Si1000 presentó menos afectación que la muestra 
antes indicada, mostrando solo en 1 de las 3 muestras corrosión por picadura. Finalmente, la 
muestra H1000 es la que presenta menor daño superficial, lo que se atribuye a su menor 
porosidad y área promedio de poro en comparación a NaF1000 y Si1000. La muestra en cuestión 
presentó un leve daño en el borde de solo 1 de las 3 muestras, el cual, al hacer la medición de 
dicha área se encuentra que es bastante pequeño (menor al 0.1%) ver Tabla 5. 
 
Tabla 5. Resumen de los resultados obtenidos después de 7 díasde exposición en cámara de niebla salina según 
norma ASTM D610-08 (ASTM D610-08, 2008), para los recubrimientos PEO sobre AZ31B desarrollados a partir 
de los procesos y electrolitos citados en la Tabla 1 
Muestra Porcentaje área afectada (%) Puntaje Puntaje visual de muestras 
Si1000 2,30% 5 5S 
H1000 0.045% 8 8S 
NaF1000 3,99% 4 4S 
 
Los demás recubrimientos presentaron daños superiores al 2% del área promedio de las 
muestras, por lo que su puntuación es más baja en comparación a la muestra H1000. Esto indica 
que, bajo las condiciones de salinidad y temperatura simuladas en la cámara de niebla salina, este 
último recubrimiento presenta mejor resistencia a la corrosión en ambientes agresivos. 
 
 
37 
 
 
Figura 6. Imágenes de los recubrimientos después de 7 días de exposición en cámara de niebla salina 
según norma ASTM D610-08 (ASTM D610-08, 2008), para los recubrimientos PEO sobre AZ31B 
desarrollados a partir de los procesos y electrolitos citados en la Tabla 1 
1.4 Conclusiones parciales 
Este capítulo tenía como objetivos conocer el efecto de la composición del electrolito 
sobre la porosidad, tamaño de poro y homogeneidad, de los recubrimientos PEO sobre la 
aleación de magnesio AZ31B. Y a su vez, identificar las soluciones electrolíticas y algunos los 
parámetros de anodizado a utilizar en el desarrollo de esta investigación. 
Para conocer el efecto de la composición del electrolito se utilizó una solución base de 
NaSiO3, a la cual se le adicionaron diferentes compuestos y se evaluó el efecto de estos sobre la 
morfología de los recubrimientos anodizados por 1000s: 
• En primer lugar, el uso de hexametilentetramina como aditivo a una solución de 
silicato de sodio, funciona como agente estabilizador del proceso evitando fluctuaciones 
de voltaje que puedan dañar la apariencia del recubrimiento, mejora las características 
morfológicas de los recubrimientos en comparación a la solución base y las demás 
soluciones empleadas; y en consecuencia mejora la resistencia a la corrosión de 
 
 
38 
 
recubrimientos PEO sobre aleaciones AZ31. Dichas mejoras en la morfología se 
establecieron como: mayor espesor de capa barrera, menor porosidad superficial y menor 
área promedio de tamaño de poro. 
• Por su parte, los recubrimientos PEO desarrollados en una solución electrolítica 
de silicato de sodio con adición de NaF, presentan la morfología con el área promedio de 
poro más baja y el mayor espesor de capa en comparación a los recubrimientos evaluados 
en estas condiciones; sin embargo, no fue posible medir la capa barrera y en el ensayo de 
cámara de niebla salina los resultados mostraron susceptibilidad a la corrosión filiforme y 
por picadura. 
• Se encontró que el uso de NaF en una solución de silicato disminuye el área 
promedio de poro de los recubrimientos PEO, sin embargo, la delgada capa barrera 
formada, lo hace especialmente susceptible a la corrosión en ambientes agresivos de 
salinidad y humedad. 
• El uso de una solución de NaSiO3 y K4P2O7 en el desarrollo de un recubrimiento 
PEO, mostró inestabilidad en el voltaje lo que denota una competencia entre la formación 
y destrucción del recubrimiento, dando como resultado el recubrimiento con espesor más 
bajo sin presencia visual de capa barrera, porosidad y tamaño de poros cercanos a la 
solución de silicato de sodio. Estas condiciones, sumadas a la apariencia visual del 
recubrimiento que denota daño en el sustrato, descartan la posibilidad de usarla como 
electrolito en esta investigación. 
• La disminución en el tiempo del proceso PEO disminuye el tamaño del poro y el 
espesor las películas PEO. 
 
 
39 
 
• La adición de los compuestos Ce(NO3)3 y Metanol a la solución electrolítica de 
silicato de sodio, desestabiliza la curva de voltaje vs tiempo, presentando grandes 
fluctuaciones en el voltaje y recubrimientos de espesores comparativamente más bajos. 
• El área promedio de poro y la porosidad de los recubrimientos desarrollados 
durante 400s, en una solución electrolítica de silicato de sodio con las adiciones de 
Ce(NO3)3 o Metanol, son mayores a las mostradas con la adición de 
hexametilentetramina. Por lo que no se identifica una contribución positiva con la adición 
de los compuestos Ce(NO3)3 y Metanol a la solución electrolítica, en el mejoramiento de 
las características morfológicas de los recubrimientos. 
• Los resultados encontrados en la cámara de niebla salina, han indicado que no 
solo la baja porosidad y el área promedio de poro, son determinantes a la hora de mejorar 
la resistencia a la corrosión de los recubrimientos; también el espesor de la capa barrea y 
del recubrimiento son esenciales. Ya que el recubrimiento con mejores características 
morfológicas superficiales fue el que presentó la más baja resistencia a la corrosión, y 
esto puede ser debido su imperceptible capa barrera. 
 
 
 
40 
 
 
CAPITULO 2: EFECTO DE LOS PARÁMETROS ELÉCTRICOS DE PEO EN LAS 
CARACTERÍSTICAS DE LOS RECUBRIMIENTOS. 
 
Resumen 
En este capítulo se analizó el efecto que produce el tipo de proceso PEO y la corriente 
pulsada a baja frecuencia, sobre la resistencia a la corrosión de recubrimientos formados sobre la 
aleación de magnesio AZ31. Para esto, se usaron soluciones electrolíticas que contienen 
hexametilentetramina y fluoruro de sodio. La morfología y composición química de los 
recubrimientos formados se examinaron mediante microscopía electrónica de barrido (SEM), 
espectroscopía de dispersión de energía (EDS), espectroscopía infrarroja por transformada de 
Fourier (FTIR) y difracción de rayos X (DRX). Además, se realizaron pruebas de niebla salina, 
evolución de hidrógeno y pruebas electroquímicas (polarización potenciodinámica y 
espectroscopía de impedancia electroquímica) para estudiar el comportamiento a la corrosión de 
las muestras recubiertas. Se descubrió que el uso de corriente pulsada de baja frecuencia para el 
proceso de PEO reduce la porosidad de la película y aumenta ligeramente su espesor, en 
comparación con las películas de PEO obtenidas por corriente continua. El efecto de la corriente 
pulsada también se analizó para un proceso PEO de (2) dos etapas, observando cambios 
morfológicos en los recubrimientos, los cuales inicialmente mostraron un buen comportamiento 
ante ambientes corrosivos, medidos mediante prueba electroquímicas. Sin embargo, para pruebas 
de corrosión durante largos periodos de tiempo (evolución de hidrógeno y pruebas de niebla 
salina), este buen comportamiento inicial fue disminuyendo y al final de las pruebas los 
 
 
41 
 
recubrimientos los recubrimientos obtenidos por corriente continua en un solo paso, tuvieron 
mejor resistencia a la corrosión. 
1.5 Introducción 
Para reducir los defectos morfológicos que producen las descargas eléctricas en los 
recubrimientos PEO, se han informado diferentes métodos en la literatura que incluyen, el uso de 
aditivos al baño electrolítico y la combinación de varios parámetros eléctricos. 
Una alternativa para mejorar los defectos microestructurales y mejorar las propiedades 
mecánicas y electroquímicas finales de los recubrimientos de este tipo, es hacer un proceso de 
anodizado PEO de dos etapas, donde la competición entre la disolución de la vieja película 
producida en un primer anodizado PEO y la nueva película en formación (segundo anodizado 
PEO); podría producir mejores recubrimientos (R. F. Zhang, 2010). Feryar et al. (Einkhah et al., 
2014) informó que el proceso PEO de dos etapas, mejoró la resistencia a la corrosión de los 
recubrimientos formados en las aleaciones de magnesio AZ31. Kang et al. (Kang et al., 2014) 
desarrolló un recubrimiento de óxido sobre una aleación de magnesio AZ91 a través de un PEO 
de dos etapas, la etapa inicial se llevó a cabo en un electrolito alcalino de fosfato y la segunda en 
un electrolito ácido que contenía K2ZrF6; e informaron una granmejora en las propiedades 
estructurales de los recubrimientos por este método. Por su parte, Tsunekawa et al. (Tsunekawa 
et al., 2011) reportaron la formación de recubrimientos cerámicos adhesivos y resistentes al 
desgaste, con baja porosidad en Ti15V3Al3Cr3Sn por oxidación electrolítica de plasma (PEO) en 
dos etapas, la primera realizada en un electrolito de aluminato alcalino y la segunda en un 
electrolito ácido compuesto de ácido fosfórico y sulfúrico. 
Otra de las alternativas descritas en la literatura para mejorar las propiedades estructurales 
de los recubrimientos obtenidos por PEO, es el uso de diferentes tipos de corriente, entre ellas la 
 
 
42 
 
pulsada. Raj et al. (Raj et al., 2017) informaron que el uso de un proceso anodizado pulsado 
sobre un sustrato de aluminio produce una película de óxido de mejor calidad en comparación 
con el anodizado en corriente continua. Deacon A. et al. (Deacon J., 2009) indicaron que el uso 
de corriente por pulsos a baja frecuencia en el anodizado, podría aumentar la productividad del 
proceso, reducir el consumo de energía hasta en un 30% y disminuir el tiempo de la formación 
del recubriendo en un 50%. Srinivasan et al. (Srinivasan et al., 2010) compararon la morfología 
y la resistencia a la corrosión de varios recubrimientos PEO, desarrollados sobre una aleación de 
magnesio AM50 en una solución de fosfato de sodio a diferentes frecuencias, encontrando que 
los recubrimientos efectuados a baja frecuencia tienen mayor tasa de crecimiento, más rugosidad, 
mayor estabilidad química, mejor resistencia a la corrosión, en contraste a los recubrimientos 
efectuados a altas frecuencias que son más lisos, delgados y con menor resistencia a la corrosión. 
Por su lado, Alabbasi A. et al. (Alabbasi et al., 2013) indicaron que el uso de la corriente pulsada 
constante puede disminuir la porosidad de los recubrimientos PEO y mejora su comportamiento 
contra la corrosión por picaduras. Bononi M. et al. (Bononi et al., 2016) descubrieron que el uso 
de corriente pulsada de alta frecuencia podría aumentar los defectos de los recubrimientos de 
PEO y disminuir el espesor de la capa de barrera y desestabilizarla, disminuyendo la resistencia 
eléctrica del recubrimiento. 
En este punto no hay un consenso sobre el uso de corriente pulsada a baja frecuencia, 
pues otros investigadores han reportado efectos no deseados en los recubrimientos obtenidos por 
corriente pulsada a baja frecuencia, este es el caso de Xianghua et al. (Xianghua et al., 2013) 
quienes reportaron que el proceso de anodizado por pulsos a baja frecuencia sobre magnesio 
AZ31, con un electrolito de silicato y trietanolamina, produce recubrimientos ásperos y gruesos, 
con grandes poros, grietas y baja resistencia a la corrosión. Así mismo, los recubrimientos 
 
 
43 
 
desarrollados por pulsos a alta frecuencia son delgados, compactos, con bajo tamaño de poro y 
mejor resistencia a la corrosión. Resultados similares fueron revelados por Hwang et al. (Hwang 
et al., 2012) quienes reportaron que las características microestructurales de superficie y sección 
transversal de recubrimientos PEO, mejoran con el aumento de la frecuencia, al igual que su 
compacidad y resistencia a la corrosión. 
La densidad de corriente, el modo de aplicación de dicha corriente y el ciclo de trabajo, 
también están relacionados con la morfología de los recubrimientos producidos por anodizado. 
Por ejemplo, el uso de altas densidades de corriente aumenta el grosor de la película y 
proporciona una superficie con protuberancias y áreas lisas. (D. Chen et al., 2018; Yu et al., 
2015). Por el contrario, las bajas densidades de corriente producen películas más compactas con 
menos defectos (Xin & Chu, 2010b). El uso de corrientes unipolares, producen recubrimientos 
porosos y agrietados, mientras que las corrientes bipolares dan como resultado recubrimientos 
con bajas tasas de crecimiento, baja porosidad y agrietamiento. (S. Narayanan et al., 2015). Bajos 
ciclos de trabajo producen altos voltajes de ruptura y altos voltajes finales, promoviendo la 
formación de recubrimientos con mayor espesor y porosidad pero con menores tamaños de 
poros, en contraste con altos ciclos de trabajo (Dehnavi et al., 2013). 
Todo lo anterior, hace concluir que la formación de recubrimientos PEO sobre aleaciones 
de magnesio es un proceso complejo que está influenciado por diversos parámetros, tales como: 
voltaje, densidad de corriente, composición química del electrolito, el tipo de onda, ciclo de 
trabajo, frecuencia, tipo de corriente, tiempo, entre otros (Hairong et al., 2017). Según lo 
indicado en los hallazgos anteriores, todavía se está discutiendo el efecto de algunas de esas 
variables sobre la morfología de los recubrimientos anódicos. 
 
 
44 
 
En este capítulo se utiliza un proceso de anodizado PEO de dos etapas y corriente pulsada 
a baja frecuencia, como alternativas para mejorar la morfología y en consecuencia la resistencia 
a la corrosión de los recubrimientos. Durante el primer anodizado se desarrolla un recubrimiento 
PEO en el electrolito que contiene NaF ya que como se pudo concluir en el capítulo 1, el uso de 
este electrolito reduce las áreas promedio de poro (ver Tabla 3), además se ha informado 
ampliamente en la literatura que los iones fluoruro promueven la pasivación del magnesio, 
reduciendo los potenciales de degradación (Mingo et al., 2018). Aprovechando el tamaño de 
poro más pequeño que proporciona el NaF, y el buen comportamiento ante los ambientes 
agresivos que mostró el recubrimiento formado en el electrolito con hexametilentetramina; se 
espera desarrollar un recubrimiento que combine los beneficios indicados líneas arriba, a través 
de proceso PEO de dos etapas, un primer paso en un electrolito de NaF, el cuál proporcione una 
morfología superficial inicial de poros de pequeña área; para luego sobre esta morfología hacer 
crecer un recubrimiento formado en un electrolito con hexametilentetramina que “copie” la 
morfología del primero; logrando un recubrimiento con mejores características morfológicas y 
mejor resistencia a la corrosión. 
Adicional, se hace la comparación del uso de corriente continua y de corriente pulsada a 
baja frecuencia para recubrimientos formados en un solo paso durante 1000 s y en dos etapas 
durante 400 s; este último tiempo se utiliza ya que como se observó en el capítulo anterior, la 
disminución en el tiempo del proceso mejora las propiedades morfológicas de los recubrimientos 
formados. 
 
 
 
45 
 
1.6 Experimental 
1.6.1 Preparación de los recubrimientos PEO 
Las muestras de la aleación de magnesio AZ31B (Al 2.9%, Zn 0.82%, Mn 0.34% bal. Mg 
(wt. %)) fueron preparadas conforme a lo indicado en la sección 1.2.1 y los parámetros 
presentados en la Tabla 6. 
Se desarrollaron dos recubrimientos de una sola etapa, es decir, formados en una sola 
solución electrolítica; uno con corriente pulsada (H200X5) y otro mediante corriente continua 
(H1000), durante 1000 segundo cada uno. A su vez, se desarrollaron dos recubrimientos en dos 
etapas, es decir, formados en dos momentos diferentes, en diferentes soluciones electrolíticas; 
nuevamente se empleó la corriente continua para la primera etapa del proceso PEO en un 
electrolito alcalino que contiene NaF durante 200 s para ambos recubrimientos. Durante la 
segunda etapa, se utiliza una solución de (CH2)6N4 por 400 s; la corriente continua se usa para 
formar el recubrimiento NH400 y la corriente pulsada para producir el recubrimiento NH200X2 
(S. Narayanan et al., 2015). 
Para simular los pulsos de corriente a muy baja frecuencia, se realizó una interrupción en 
el flujo de corriente durante el proceso de anodizado, con una relación de trabajo del 87% y una 
frecuencia aproximada de 4.35 mHz. Los cálculos de la relación de trabajo (R) y la frecuencia (f) 
se realizaron utilizando las ecuaciones indicadaspor Qian et al. (QIAN et al., 2007): 
 f=1/(t1+t2) (1) 
R= t1/(t1+t2)x100% (2) 
Donde, t1 es el tiempo de anodizado, en este caso 200 s, mientras t2 es el tiempo de 
interrupción del flujo de corriente, en este caso 30 s. Choi et al (Y. Choi et al., 2013) sugirieron 
 
 
46 
 
que los valores para la relación de trabajo (R) deberían estar entre 83% y 98%. De ahí que t2 sea 
30 s, con el fin de obtener un valor R dentro de este rango y tener un mejor control del proceso. 
Tabla 6. Composición de baño electrolítico y parámetros eléctricos utilizados para obtener los recubrimientos 
anódicos. En todos los casos se utilizó una densidad de corriente de ~60 mA·cm-2 
Muestra 
ID 
Tipo 
PEO Etapas 
Baño 
electrolítico 
(g·L-1) 
pH 
Conductividad 
(mS cm-1) 
Modo de 
corriente 
 Tiempo del 
proceso (s) 
H1000 
Una 
etapa 
- 
NaSiO3.9H2O: 10 
KOH:4 
(CH2)6N4:10 
12.48 18.4 Directa 1000 
H200X5 
Una 
etapa 
- 
NaSiO3.9H2O: 10 
KOH: 4 
(CH2)6N4: 10 
12.48 18.4 Pulsada 1000 
NH400 
Dos 
etapas 
Primera 
NaSiO3.9H2O: 10 
KOH: 4 
NaF: 5 
12.31 28.6 Directa 200 
Segunda 
NaSiO3.9H2O: 10 
KOH: 4 
(CH2)6N4: 10 
12.48 18.4 Directa 400 
NH200X2 
Dos 
etapas 
Primera 
NaSiO3.9H2O: 10 
KOH: 4 
NaF: 5 
12.31 28.6 Directa 200 
Segunda 
NaSiO3.9H2O: 10 
KOH: 4 
(CH2)6N4: 10 
12.48 18.4 Pulsada 400 
 
1.6.2 Caracterización de los recubrimientos 
La morfología superficial y transversal de los recubrimientos fueron observadas mediante 
imágenes SEM utilizando un Microscopio Electrónico de Barrido (SEM) A JEOL JSM 6490 LV. 
Las secciones transversales fueron preparadas metalográficamente puliendo hasta llegar a 
acabado espejo con alúmina de 0.3 μm. La porosidad y el espesor promedio de los 
recubrimientos fueron medidos a partir de imágenes SEM usando el software ImageJ (Rasband 
& U.S. National Institutes of Health, 2018). La composición de las fases fue determinada por 
difracción de rayos X (DRX) usando un difráctometro PANalytical 2012 con una fuente de 
radiación Cu Kα; los datos se registraron en un rango de 10-90° a 2θ, con paso de 0.026 ° y un 
tiempo por paso de 46.7s. La caracterización de los grupos funcionales presentes en los 
 
 
47 
 
recubrimientos se realizó mediante Espectroscopia Infrarroja por Transformada de Fourier 
(FTIR), usando un espectrómetro Shimadzu IRTracer-100 en el rango de 400 y 4000 y un 
escaneo de 24 etapas. 
1.6.3 Ensayos de corrosión 
1.6.3.1 Medidas electroquimicas 
Las pruebas de corrosión se realizaron con aireación natural en solución de cloruro de 
sodio al 3.5wt% a temperatura ambiente usando muestras con un área expuesta de ~0.1964 cm2. 
Las mediciones de Polarización Potenciodinámica (PP) y Espectroscopia de Impedancia 
Electroquímica (EIS) se realizaron utilizando un Potenciostato-Galvanostato Zahner Elektrikn 
IM6, con una configuración de celda de tres electrodos: el electrodo de trabajo es el material de 
prueba, un electrodo Ag/AgCl como electrodo de referencia y una malla de platino como contra 
electrodo. Las curvas de polarización potenciodinámica se generaron desde -300 mV hasta el 
potencial de circuito abierto (OCP), y desde el OCP a hasta 300 mV, utilizando una velocidad de 
escaneo de 0.5 mV.s−1. El tiempo de estabilización fue de 30 minutos aproximadamente (Mingo 
et al., 2018). Las medidas EIS se realizaron a circuito abierto utilizando una amplitud de 
perturbación de 10 mV (rms) y un rango de frecuencia de 10 mHz a 1000 Hz durante 3 días de 
inmersión con tiempos de muestreo de 0,5 horas, 3 horas, 24 horas y 72 horas. Las mediciones 
electroquímicas se realizaron por triplicado, con los valores promedio de las mediciones 
individuales presentadas en los resultados. 
1.6.3.2 Prueba de evolución de hidrógeno 
Las muestras de 2.4 cm2 fueron puestas en un beaker, sujetas con un hilo de nylon y 
suspendidas en 100 ml de una solución de NaCl 3.5 wt. % a temperatura ambiente (ver Figura 
7). La configuración de la prueba se realizó de acuerdo a lo descrito en trabajos previos (Atrens 
 
 
48 
 
et al., 2013; Song et al., 2001). La velocidad de corrosión P (mg cm−2 d−1), fue calculada usando 
la ecuación propuesta por Mingo et al. (Mingo et al., 2017). 
𝑃 =
1.085𝑉𝐻2
𝐴. 𝑡
 
Donde VH2 es el volumen de hidrógeno desplazado en ml, A es el área expuesta en cm
2 y 
t es el tiempo de inmersión en días. Las mediciones de evolución del hidrógeno se realizaron por 
triplicado y los resultados mostrados, corresponden a los valores promedio de las mediciones 
individuales de cada recubrimiento. 
 
Figura 7. Montaje experimental para la medición de la tasa de corrosión a través del ensayo de 
evolución de hidrógeno 
1.6.3.3 Ensayo en cámara de niebla salina 
El ensayo de cámara de niebla salina se realizó conforme a lo descrito en la sección 
1.2.3.1. 
 
 
 
49 
 
1.7 Resultados y discusión 
2.3.1. Variación de voltaje vs tiempo 
La Figura 8 muestra las curvas de voltaje versus tiempo registradas durante el anodizado 
PEO de las aleaciones de magnesio AZ31B según las condiciones de la Tabla 6. La Figura 8a 
presenta las muestras H1000 y H200X5, cuyos voltajes de ruptura son aproximadamente iguales 
(39V/1.6s). El voltaje crítico para ambas muestras fue de alrededor de 380V, antes del cual se 
presentaron sparks o chispas de color blanco sobre toda la superficie de las muestras (Barati 
Darband et al., 2017). Luego de esto, el crecimiento de la curva se hizo más lento con valores de 
voltaje aproximadamente constantes y la aparición de chispas fue más esporádica, pero de mayor 
energía cambiando de color de blanco a naranja. Los voltajes finales para H1000 y H200X5 
fueron 401V y 421V, respectivamente. H200X5 presentó un voltaje final más alto, lo que 
indicaría la formación de una película más gruesa o una película con mayor resistencia eléctrica 
o ambas [32, 33]. Aunque también, podría estar asociada a chispas de mayor energía y por ende 
poros de gran tamaño sobre la superficie del recubrimiento y poros más pequeños debajo del 
mismo (Madhan Kumar et al., 2015). 
Por su parte, la muestra H1000 presenta un comportamiento bastante constante en el 
tiempo, lo que indica una gran compacidad de la película (Shen et al., 2013). 
 
 
50 
 
 
Figura 8. Respuestas de tiempo-voltaje registradas durante la anodizado de PEO galvanostática 
de magnesio AZ31B. (a) recubrimientos H1000 y H200X5 y (b) recubrimientos obtenidos en un 
electrolito que contiene muestras de NaF, NH400 y NH200X2 
El proceso de anodizado PEO de dos etapas, es decir, con un primer anodizado en 
solución electrolítica compuesta por NaF y NaSiO3.9H2O, y luego sobre el recubrimiento 
formado, se realiza un segundo anodizado con un electrolito de NaSiO3.9H2O + (CH2)6N4 . 
La Figura 8b muestra la curva de respuesta "voltaje vs tiempo" para el proceso PEO de 
dos etapas, tanto con corriente pulsada como con corriente continua. La curva gris pertenece al 
anodizado PEO de primera etapa con NaF, la cual, presenta un voltaje de ruptura de 
aproximadamente 121 V a 6.5s, seguido de un aumento de voltaje de hasta alrededor de 210 V 
durante los primeros 45 segundos de procesamiento y luego, grandes fluctuaciones del voltaje 
hasta el final del proceso. Las curvas naranja (NH400) y azul (NH200X2) representan el 
anodizado de segunda etapa en (CH2)6N4 usando corriente continua y corriente pulsada 
respectivamente. Los voltajes alcanzados durante la primera etapa del anodizado PEO son ~ 50% 
más bajos, que los alcanzados en la segunda etapa, lo que se atribuye a las diferencias de 
 
 
51 
 
conductividad de las soluciones empleadas (ver Tabla 6), pues la movilidad de carga se ve 
afectada por la resistividad electrolítica. 
NH400 y NH200X2 presentan voltajes de ruptura similares de ~266V, voltajes críticos de 
~378Vy voltajes finales de ~398 V. Los recubrimientos producidos por procesos PEO de dos 
etapas