Estudio de aceros de baja aleación recubiertos con CNP mediante EPD

Abstract

Para proteger las varillas de bombeo que se emplean en la industria petrolera de la corrosión durante su transporte, se estudia un recubrimiento de nanotubos de carbono (CNT por sus siglas en inglés) que proteja las varillas de agentes corrosivos. Basándose en la literatura, existen dos aditivos utilizados para efectuar la deposición de CNT a través de la técnica deposición electroforética (EPD por sus siglas en inglés), nitrato de magnesio hexahidratado (Mg-Nit) y trietilamina (TEA). Las características del recubrimiento obtenido dependen de la elección de aditivo. Para el caso del Mg-Nit, se obtiene un recubrimiento hidrófilo pero que presenta una adhesión al sustrato adecuada. Para la TEA, el recubrimiento se comporta como un material cuasi súper hidrofóbico. Sin embargo, este recubrimiento posee una adhesión débil con el sustrato. Por lo tanto, se han optimizado los parámetros de deposición de tal forma que se obtenga un recubrimiento con las mejores características anticorrosivas posibles. Buscando mejorar las deficiencias propias de cada aditivo, se ha implementado un sistema de deposición doble. A su vez, procesos posteriores a la deposición se han implementado con el objetivo mejorar las propiedades de los recubrimientos. Luego de un análisis a través de ensayos de gota sésil, todas las muestras que han sido sometidas al post-proceso presentan características de hidrofobicidad sin importar que aditivo se ha usado. Adicionalmente, las muestras que han sido post-tratadas presentan una mejor adhesión en comparación con las muestras originales sin dicho tratamiento. Como posible alternativa a este tratamiento posterior, se estudió el sistema de doble deposición, buscando capitalizar las ventajas inherentes de cada aditivo. Con este sistema dual, se han obtenido recubrimientos que demuestran un comportamiento hidrofóbico y que su adhesión con el sustrato es adecuada. Adicionalmente, una caracterización exhaustiva ha sido realizada, tanto del recubrimiento como del sustrato mismo. En lo que respecta a la caracterización del recubrimiento, se han realizado análisis estructurales, de espesor y compacidad, y químicos. En el caso del sustrato, se ha estudiado su dureza superficial, rugosidad y fase del mismo.

As a solution for sucker rod corrosion during transport, a carbon nanotubes (CNT) coating is investigated to protect the rod from aggressive corrosive agents. Based on the literature, two main additives are used to deposit CNT via electrophoretic deposition (EPD), Magnesium nitrate hexahydrate (Mg-Nit) and Triethylamine (TEA). Depending on the additive used, the coating presents different characteristics. In the case of Mg-Nit, the coating produced is hydrophilic, but shows adequate adhesion to the substrate. For TEA on the other hand, the coating is near super-hydrophobic but the adhesion to the substrate is weak. Therefore, the deposition parameters are optimized to produce the bestperforming coating, in terms of corrosion protection. To improve on the individual flaws that each additive possess, a double deposition system is implemented, along with additional post-processes that look to improve the coating’s properties. After analyzing via sessile drop test the post-processed samples, the resulting coatings are characterized as hydrophobic regardless of the additive used. Additionally, the post-processed samples present enhanced adhesion when compared to the original, as-deposited samples. As a possible alternative, a double deposition system was studied, taking advantage of the individual strengths of both additives. This coating system proved to be effective showing hydrophobic behavior and adequate coating adhesion. Furthermore, a thorough characterization of the coating was conducted along with the characterization of the substrate itself. Further coating analysis include structural, thickness and compactness, and chemical. In regards to the substrate, hardness, roughness and phase analysis were investigated.