Tesis y Trabajos de Investigación PUCP

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Fabricación de superficie nanocompuesta de aluminio AA5052-H34 vía Friction Stir Processing
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-11-27) Conchoy Espino, Jesús Gustavo; Rumiche Zapata, Francisco Aurelio
En el presente trabajo se estudió el cambio de propiedades generadas al incorporar nanotubos de carbono en la superficie del aluminio AA5052-H34. El objetivo de incorporar este nanomaterial es mejorar las propiedades superficiales del aluminio. Para este fin se utilizó una técnica denominada Friction Stir Processing, FSP, por sus siglas en inglés; mediante este proceso se adicionaron nanotubos de carbono en una ranura sobre la probeta a procesar, realizando un batido que deriva en una mezcla de las partículas con la matriz de aluminio; generando un nuevo compuesto con propiedades distintas al aluminio inicial. Previo al inicio del FSP se debió determinar la configuración de la herramienta a utilizar. También fue muy importante encontrar los parámetros de operación, tales como la velocidad de rotación (rpm) y la velocidad de avance (mm/min), así como la profundidad de la herramienta sobre el aluminio y la fuerza generada sobre esta. Estos parámetros elegidos correctamente afinan favorablemente el conformado del batido y la mezcla del nanomaterial, minimizando o eliminado los defectos. Una vez realizada la fabricación del nuevo compuesto, se inspecciono visualmente el acabado de las probetas, verificando si existieron defectos o no. Inicialmente se realizaron 6 probetas con diferentes rangos de velocidades de las cuales una fue descartada en la inspección visual; debido a una insuficiente penetración del hombro, produciéndose una fuga de partículas debido a la poca presión del hombro sobre la probeta. Una vez terminada esta etapa se seleccionó 5 probetas, con el fin de realizar diversos ensayos y determinar las nuevas propiedades modificadas por el FSP. En base a los primeros resultados encontrados en los ensayos metalográficos, se ajustaron de manera favorable los parámetros de operación del FSP. Se observó por medio de la metalografía la homogeneidad o heterogeneidad del batido, así como la presencia de defectos, tales como cavidades tipo túnel y kissing bond. El material base fue analizado por microscopia electrónica de barrido y espectroscopia de energía dispersiva, EDS, encontrándose presencia de precipitados, y en la zona batida, defectos del tipo kissing bond; defectos que no fueron visualizados por macrografía. Adicionalmente se realizaron ensayos de dureza al nuevo material fabricado, encontrándose una mejora de hasta 32%, respecto del material inicial.
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Estudio de la deposición de óxido diférrico (magnetita) sobre fieltro de carbono
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-05-23) Mejía Chueca, María del Carmen; Kong Moreno, Maynard Jorge
Frente a la problemática de contaminación de residuos acuosos, métodos de recuperación y de remoción de los mismos, han sido probados con la finalidad de disminuir el impacto ambiental. Pese a que los tres métodos conocidos de recuperación (adición de fase, campo de fuerza y barrera) han demostrado tener un buen desempeño sobre diferentes muestras estudiadas; un contratiempo ha sido la concentración incial de los contaminantes presentes, la cual por ser generalmente elevada, continúa siendo alta aún despues de aplicado el tratamiento. Es así como las técnicas de remoción se empiezan a desarrollar como alternativa frente a las de recuperación. Son dos los métodos de remoción investigados hasta el momento: adsorción y degradación, de los cuales, el último ha sido el más estudiado, debido a su capacidad de degradar no sólo las sustancias orgánicas contaminantes, si no también a los productos de degradación de las mismas (pese a su gran estabilidad, éstos también pueden descomponerse durante algunas operaciones tecnológicas), cuya resistencia ambiental aun es desconocida. El proceso electro-Fenton constituye uno de los métodos degradativos más importantes estudiados hasta la fecha. Mediante este proceso, el radical hidroxilo (OH·), con un alto poder oxidativo (E0 = +2,8V), es capaz de degradar contaminantes orgánicos no biodegradables. Básicamente consiste en la generación electroquímica (in situ) de peróxido de hidrógeno, empleando Fe2+ como catalizador. Una reacción entre el peróxido y iones Fe2+ daría lugar a la formación de los radicales. Es por esta razón, que el empleo de un electrodo a base de fieltro de carbono dopado con partículas de hierro magnéticas (magnetita, Fe3O4), en este proceso, constituye la motivación del presente trabajo. Adicionalmente, las partículas magnéticas ayudarían a remover, magnéticamente y por adsorción, diversos metales en la solución a tratar. Así, un estudio de la electrodeposición de magnetita Fe3O4 sobre fieltro de carbono, se realizó a partir de una solución de Fe(NH4)2(SO4)2,6H2O y K(CH3COO), variando las condiciones de temperatura (25oC, 50oC y 90oC) y pre-tratamiento del fieltro de partida. Una temperatura de electrodeposición de 90oC resultó ser la más eficiente; obteniénsode una fase de 49% de magnetita, otra de 36% de hematita, y finalmente una de 15% de goetita, lepidocrocita y hematita (porcentajes relativos). El empleo de una temperatura de 25oC favoreció la deposición de una única fase de goetita; mientras que una de 50oC, dió como resultado la formación de 7 fases distribuidas de manera heterogéna sobre el área analizada del substrato, de las cuales sólo dos lograron ser identificadas con algún óxido de hierro (hematita Fe2O3 y óxido ferroso FeO). De la misma manera, al realizar las pruebas sobre el fieltro de carbono pre-tratado con partículas de óxido de cobre, los óxidos de hierro electrodepositados (FeO) mostraron poca estabilidad (descomposición a Fe sólido y otros óxidos como Fe2O3 y Fe3O4). Finalmente, óxidos de hierro hidratados del tipo lepidocrocita (−FeOOH), también fueron obtenidos tras llevarse a cabo la deposición mediante la reducción de iones Fe3+(Fe(NO3)3) asistida por agente reductor dimetilamino borano (DMAB). Al parecer, el empleo del fieltro de carbono como soporte, tendría un rol importante sobre fenómenos de nucleación que habrían favorecido la formación de dichas partículas de óxido, en vez de la magnetita. No obstante, se demostró que la cantidad de Fe3O4 formada durante su electrodeposición (90oC), pudo ser suficiente como para remover más de la mitad de iones indicadores Mn2+ (_=60% de remoción) presentes en solución.

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