Tesis para optar al título de Doctor en Ciencia y Tecnología, mención Materiales. 2008

Director: Dr. Carranza Ricardo M.. CNEA UNSAM. CNEA Centro Atómico Constituyentes

La aleación C-22 (Ni-22Cr-13Mo-3W) es una de las candidatas para la fabricación de contenedores de residuos nucleares de alta actividad. Los contenedores aislarán a los residuos de la biosfera por miles de años, por lo cual deben resistir la corrosión en las aguas subterráneas potencialmente en contacto con ellos. En la presente tesis se estudió la resistencia a la corrosión general y localizada de la aleación C-22 en condiciones ambientales de mayor agresividad a las esperadas en un repositorio geológico.Se aplicaron técnicas electroquímicas: monitoreo del potencial de corrosión, amperometría, polarización potenciodinámica y espectroscopía de impedancia electroquímica; y técnicas no electroquímicas: gravimetría, microscopía óptica y electrónica de barrido y medición de la rugosidad. Se evaluó la resistencia a la corrosión de la aleación C-22 en soluciones de cloruros y/o fluoruros, a 90ºC. Se utilizaron probetas en solución sólida (MA) y con precipitados en bordes de grano (TCP: envejecido de 10 horas a 760ºC).
Las propiedades protectoras de la película pasiva de aleación C-22 se incrementaron con el potencial aplicado y el tiempo de polarización, lo cual se atribuyó al aumento de su espesor y a su envejecido, respectivamente. El envejecido afectó sus propiedades iónicas y electrónicas. La película pasiva se comportó como un semiconductor tipo n, cambiando a tipo p al aumentar el potencial. La corrosión en estado activo en soluciones de cloruros a 90ºC, se observó para pH < 0,3 en medio aireado, y para pH < 1,7 en medio desaireado. La transición del estado activo al pasivo se caracterizó por cambios drásticos en la velocidad y el potencial de corrosión, la capacidad interfacial y el aspecto de la aleación.
El ion fluoruro resultó agresivo con respecto a la disolución pasiva y transpasiva de la aleación C-22, pero se comportó como un inhibidor débil de la corrosión en rendijas inducida por cloruros. La aleación C-22 en solución sólida (MA) y envejecida térmicamente (TCP) presentó un comportamiento similar frente a la corrosión general y localizada. En el estado activo en soluciones de cloruros, las probetas MA presentaron ataque cristalino, mientras que las TCP presentaron ataque preferencial en bordes de grano.
La estabilización del picado metaestable por la geometría de la rendija fue el mecanismo de iniciación de la corrosión en rendijas más consistente con las observaciones experimentales de la presente tesis. En la corrosión en rendijas, la severidad de las condiciones geométricas disminuye con la propagación. Los métodos que producen una mínima propagación son los más adecuados para determinar potenciales de repasivación de la corrosión en rendijas. Los potenciales de repasivación dependen de la severidad de las condiciones geométricas consideradas. El valor mínimo teórico corresponde al potencial de corrosión en la solución menos agresiva en la cual existe corrosión en estado activo. La ausencia de corrosión por picado en la aleación C-22 se atribuyó a la limitación en la densidad de corriente en la región ocluida a un máximo de 20 mA/cm2.
Las condiciones críticas para el inicio del picado no se alcanzaron a ningún potencial. La aleación C-22 es un material muy promisorio para ser utilizado en la construcción de contenedores de residuos de alta actividad. Su versatilidad permite que pueda considerarse como candidata para repositorios tanto de medio oxidante como reductor.