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    Tesis

    Efecto de aleantes e inhibidores sobre la corrosión en rendijas de aleaciones de níquel

    2026



    Tesista

    Eduardo SAENZ GONZALEZ

    Licenciado en Física, Universidad de Panamá - Argentina
    Magister en Ciencia y Tecnología, Instituto Sabato (UNSAM/CNEA) - Argentina

    Director

    Dr. Martín A. Rodríguez. CNEA - Argentina

    Lugar de Realización

    Departamento de Corrosión, Gerencia Materiales (CAC-CNEA)

    Fecha Defensa26/03/2026
    Jurado

    Dr. Ricardo CARRANZA. UNSAM, CNEA - Argentina
    Dra. Silvia FARINA. CNEA, CONICET, UNSAM -Argentina
    Dra. Claudia MENDEZ. IMAM, CONICET – Argentina

    Título completo

    Efecto de aleantes e inhibidores sobre la corrosión en rendijas de aleaciones de níquel

    Resumen

    Las aleaciones de níquel se usan extensamente en la industria nuclear por su elevada
    resistencia a la corrosión, aunque siguen siendo vulnerables a la corrosión en rendijas en
    medios con cloruros, especialmente a altas temperaturas. Esta tesis estudió la eficiencia y los
    mecanismos inhibidores del sulfato, nitrato y molibdato en aleaciones Ni-Cr-Fe y Ni-Cr-Mo,
    considerando la posible sinergia entre los inhibidores y la composición química de las
    aleaciones. Se utilizaron técnicas electroquímicas PD-GS-PD, junto con caracterizaciones por
    microscopía óptica y SEM, perfilometría y análisis EDS. Los ensayos se realizaron en
    soluciones de NaCl entre 0,01 y 1 M, a temperaturas de 30–90 °C. A partir del potencial de
    repasivación (E R,CREV ) y de la relación molar R = [Inhibidor]/[Cl⁻], se definió una relación
    crítica R CRIT que permitió comparar la eficiencia de cada inhibidor en diferentes condiciones.
    El mecanismo del molibdato se analizó mediante voltametría cíclica en Pt y DRX, por otro
    lado se midió el pH de despasivación (pHd) para relacionarlo con la composición de las
    aleaciones y el efecto de los inhibidores. Los resultados mostraron que E R,CREV disminuye al
    aumentar la temperatura y crece con el PRE (Pitting Resistance Equivalent). Entre los
    inhibidores, el sulfato tuvo un efecto limitado. El nitrato resultó ser el inhibidor más eficaz y
    confiable, elevando significativamente el E R,CREV con baja sensibilidad al PRE, la temperatura y
    la concentración de cloruros. Su mecanismo se asoció al consumo de protones, favoreciendo
    la repasivación dentro de la rendija. El molibdato mostró una eficiencia fuertemente
    dependiente de la composición: su acción se intensificó en aleaciones con alto PRE,
    particularmente las de Ni-Cr-Mo, donde forma especies poliméricas que precipitan en el
    entorno ácido de la rendija y bloquean la disolución anódica. Sin embargo, su efectividad
    disminuyó en soluciones con alto contenido de cloruros y en presencia de Fe³⁺, debido a la
    formación de especies ricas en molibdeno que reducen la concentración activa del inhibidor.
    La correlación entre pHd y R CRIT permitió explicar la sensibilidad del molibdato a la acidez
    local y al PRE. Los ensayos a circuito abierto indicaron que los valores de R CRIT obtenidos sin
    oxígeno son aplicables en condiciones más reales, donde participan oxidantes como O₂ y Fe³⁺.
    Esta investigación aporta bases cuantitativas y mecanísticas para comprender la inhibición de
    la corrosión en rendijas y ofrece criterios predictivos para la selección racional de inhibidores
    según la composición, la temperatura y los cloruros del medio.

    Complete Title

    Effect of alloying elements and inhibitors on crevice corrosion of nickel alloys

    Abstract

    Nickel-based alloys are widely used in the nuclear and other industries. Although they exhibit
    high corrosion resistance, they are susceptible to localized attack by crevice corrosion in
    chloride-containing environments, particularly at elevated temperatures. This thesis aimed to
    determine the efficiency and inhibition mechanisms of sulfate, nitrate, and molybdate species
    on the crevice corrosion of nickel alloys, while exploring the possible synergy between these
    inhibitors and alloying elements in the Ni-Cr-Fe and Ni-Cr-Mo alloy families. Specific

    electrochemical techniques were employed, including the
    Potentiodynamic–Galvanostatic–Potentiodynamic (PD-GS-PD) method, complemented by
    surface topographical and chemical analyses using optical microscopy, scanning electron
    microscopy (SEM), optical profilometry, and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS).
    Experiments were conducted in the temperature range of 30 to 90 °C in 0.01–1 M NaCl
    solutions. Based on the analysis of the repassivation potential (ER,CREV) as a function of the
    molar ratio R = [Inhibitor]/[Cl⁻], a critical ratio (RCRIT) was defined, which allowed
    quantification of the efficiency of each inhibitor under different experimental conditions. The
    inhibitory mechanism of molybdate was examined in detail through cyclic voltammetry tests
    on an inert platinum (Pt) electrode and X-ray diffraction analysis of deposited products.
    Open-circuit potential tests and measurements of the depassivation pH (pHd) were carried out
    for each alloy in deaerated chloride solutions, analyzing their relationship with alloy
    composition and inhibitor effects. It was found that ER,CREV decreases with temperature
    and increases with the Pitting Resistance Equivalent (PRE) of the alloys. Among the
    inhibitors, sulfate showed limited action, acting mainly as a supporting electrolyte. Nitrate
    was the most efficient and reliable inhibitor, significantly increasing ER,CREV with low
    sensitivity to alloy PRE, temperature, and chloride concentration. Its inhibition mechanism
    was attributed to a reduction process coupled with proton consumption, which favors
    repassivation inside the crevice. Molybdate exhibited an efficiency dependent on alloy
    composition: its action improved with increasing PRE, particularly in Ni-Cr-Mo alloys, where
    its reduction leads to the formation of polymeric molybdates that precipitate in the acidic
    crevice environment, blocking anodic dissolution. However, its effectiveness decreased in
    chloride-rich solutions and in the presence of Fe³⁺, due to the formation of Mo-rich species
    that reduce the effective inhibitor concentration. The correlation between pHd and RCRIT
    provided a unified explanation linking molybdate efficiency with crevice acidity and alloy
    PRE. Open-circuit tests confirmed that the RCRIT values determined in oxygen-free
    conditions are generally applicable to more realistic service conditions, including
    environments containing oxidizing species such as dissolved O₂ and Fe 3+ . This research
    established a quantitative and mechanistic basis for understanding how environmental
    conditions and alloy composition affect the inhibition of crevice corrosion in Ni-Cr-Fe and
    Ni-Cr-Mo alloys. The findings provide predictive criteria for the rational selection of
    inhibitors in critical applications, as well as for assessing the influence of naturally occurring
    inhibiting species in service environments according to alloy composition, temperature, and
    chloride concentration.

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