Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales

Kinetics aspects of the electrooxidation of veratrole in wet acetonitrile

The electrooxidation of veratrole (1,2-dimethoxybenzene) at a platinum surface, was evaluated in dry and wet acetonitrile in tetrabutylammonium tetrafluoroborate, using in situ UV-Visible spectroelectrochemistry. As the content of water was increased, a competition between growth of polyveratrole and formation of soluble species (mainly 2,3- dimethoxybenzoacetamide) was observed. It was found that the decay rate of the cation radical formed during the electrooxidation in dry acetonitrile obeys a second order kinetics (k f1 = 258 M-1s-1), involving a chemical step coupled to the first electron transference with growth of polyveratrole on the electrode surface. Under wet conditions, the decay rate constant of the cation radical follows a pseudo first order kinetics (k f2 = 2.40 s-1 when measured by differential reflectance spectroscopy, DRS, and k f2 = 3.25 s-1 when measured by absorbance determinations, AD), leading to formation of soluble species diffusing to the bulk

Se evaluó la electrooxidación del veratrol (1,2-dimetoxibenceno) sobre una superficie de platino en acetonitrilo seco y húmedo en tetrafloroborato de tetrabutilamonio, mediante espectroelectroquímica UV-Visible in situ. A medida que se aumenta el contenido de agua, se observa una competencia entre el crecimiento de poliveratrol y la formación de especies solubles (principalmente 2,3-dimetoxibenzoacetamida). Se encontró que la constante de velocidad de decaimiento del catión radical formado durante la electrooxidación en acetonitrilo seco, obedece a una cinética de segundo orden (k f1 = 258 M-1 s-1), involucrando una etapa química acoplada a la primera transferencia electrónica, con el crecimiento de poliveratrol sobre la superficie electródica. En medio húmedo, la constante de velocidad de decaimiento del catión radical sigue una cinética de pseudo primer orden (k f2 = 2.40 s-1, cuando se midió usando espectroscopía diferencial de reflectancia, DRS, y k f2 = 3.25 s-1, cuando se midió mediante absorbancia, AD), generándose especies solubles que difunden al seno de la solución

Efecto de la adición de ferrosilicio - FeSi₂ en la microestructura y estabilidad del titanato de aluminio- Al₂TiO₅

La formación y descomposición del titanato de aluminio ha sido estudiada en mezclas equimolares de polvos de Al2O3 y TiO2, con adiciones de 3-9% de Ferrosilicio industrial como estabilizador estructural del Al2TiO5. Se analizó la evolución microestructural bajo las condiciones: (a) después de la sinterización por reacción en estado sólido de Al2O3 y TiO2 sin y con adición de ferrosilicio y (b) después de 100 horas de tratamiento térmico a 1100ºC. Se utilizaron imágenes composicionales de microscopía electrónica de barrido, generadas por electrones retrodispersados. Para determinar las fases estructurales y la composición química se utilizaron las técnicas de difracción de rayos X (DRX) y espectroscopía de rayos X por dispersión de energía (EDX) respectivamente. En la muestra patrón, es decir, sin aditivo, se observó la formación del titanato de aluminio junto con TiO2 y Al2O3 sin reaccionar; así como, porosidad y agrietamiento característicos de la sinterización reactiva de este tipo de material. Los espectros de DRX de las muestras con ferrosilicio, muestran su efecto en la formación del Al2TiO5 y un leve efecto estabilizador en su descomposición al ser sometidas al tratamiento térmico

The Al2TiO5 formation and decomposition has been studied in equimolar mixtures of Al2O3 -TiO2 powders, with 3-9 wt% industrial ferrosilicon additions as Al2TiO5 structural stabilizer. The microstructure evolution under the conditions: (a) solid state reaction sintering of Al2O3 and TiO2 without and with FeSi2 additions and (b) after 100 hours heat treatment at 1100ºC. They were analyzed by scanning electron microscopy (SEM) in backscattering electron mode imaging (BSEI). X-ray diffraction (XRD) and energy dispersive spectroscopy (EDS) techniques were used to determine structural phases and chemical composition respectively. The pattern sample, this means, without FeSi2, showed aluminum titanate with unreacted TiO2 and Al2O3 and the characteristic microcracking and micropores due to reactive sintering were observed. XRD patterns of samples with ferrosilicon evidenced the effect of this addition on the Al2TiO5 formation and a minor structural stabilizing effect on Al2TiO5 decomposition in the heat-treated samples

Mecanosíntesis de manganitas de lantano: efecto de la relación en peso bolas: polvo

Estudios previos de los autores han mostrado que la mecanoquímica es una técnica eficaz para la síntesis de manganitas de lantano. La novedad de este trabajo reside en el estudio del efecto de la relación en peso bolas: polvo B: P|W, sobre la eficiencia del proceso de mecanosíntesis de este tipo de manganitas. Mezclas estequiométricas de óxidos precursores (Mn2O3+La2O3) se sometieron al proceso de mecanosíntesis modificando la relación B: P|W desde 2:1 hasta 20:1. El proceso se llevó a cabo a temperatura ambiente en atmósfera oxidante (aire), empleando un molino SPEX8000D, bolas de acero endurecido y viales de acero inoxidable. El análisis de la transformación de fases en función del tiempo de molienda se realizó mediante Difracción de Rayos X, DRX, del mismo modo esta técnica permitió encontrar el tiempo requerido para obtener por completo la manganita de lantano. El análisis de impurezas (contaminación por hierro) se realizó mediante la técnica de plasma acoplado inductivamente, ICP. La distribución de tamaños de partículas de los polvos obtenidos se realizó mediante difracción láser. Los resultados muestran que al incrementar la relación B: P|W desde 2:1 hasta 20:1, disminuye el tiempo de molienda necesario para la síntesis, de 6.5 a 2.5 horas respectivamente, pero a su vez incrementa notablemente el grado de impurificación, de 0.27 a 1.7% Fe en peso en estas mismas condiciones, concluyendo que una relación B: P|W adecuada, reduce los tiempos de síntesis, obteniéndose materiales con bajos niveles de contaminación producida por los medios de molienda. No obstante para aplicaciones donde las impurezas son críticas deberán seleccionarse medios de molienda con alta resistencia al impacto y dureza para que no contaminen de manera significativa a los materiales producidos

Previous studies of the authors have shown the mechanochemical processing is an effective technique for the synthesis of lanthanum manganites. The novelty of this work is to study the effect of the ball to powder weight ratio, B: P|W, on the process efficiency for this type of manganites. A stoichiometric mixture of precursor (Mn2O3+La2O3) was synthesized by a mechano-chemical processing modifying the ratio B: P|W from 2 to 20. The mechano-chemical process was performed at room temperature in a SPEX 8000D mixer/mill, using hardened steel balls and vials, in air atmosphere. X-ray diffraction, XRD, was used to elucidate the phase transformation as function milling time and the time to obtain complete conversion of the manganite. The analysis of impurity (iron) was carried out using Inductively Coupled Plasma, ICP. The particle size distribution of this powder material was measured with laser diffraction. The results show that increasing in the B: P|W ratio from 2:1 to 20:1 decreases the milling time necessary for the synthesis, from 6.5 to 2.5 hours, respectively, but it increases notably the contamination degree, from 0.27 to 1.7% Fe in weight under these same conditions. An appropriate B:P|W ratio, reduces the time of synthesis and decreases the contamination level

Estimation of thermodynamic and kinetic secondary nucleation parameters in poly(styrene-co-maleic anhydride)/poly(e- caprolactone) blends

The estimated equilibrium melting points of the poly(e-caprolactone) (PCL) fraction in poly(styrene-co-maleic anhydride)/poly(e-caprolactone) blends (PSMA14/PCL), where the PSMA has 14 mol% of maleic anhydride units, were successfully analyzed by means of the Nishi-Wang equation yielding a negative Flory-Huggins interaction parameter ( c = -1.46 ). This result indicates strong interactions between the blend components, whose magnitude do not change with composition. The kinetics of the PCL spherulitic growth was investigated as a function of composition and crystallization temperature by polarized optical microscopy and analyzed using the traditional Lauritzen-Hoffman (LH) secondary nucleation theory, as well as a modified version of it. The composition dependence of nucleation constants, Kg, in crystal growth regime II suggests that crystal fold energy, se, decreases with the addition of PSMA14, but when the concentration of PSMA14 reaches 20% or more, non additional effect is observed, a fact that was attributed to the PCL effective concentration considered in the Lodge and McLeisch model for miscible blends

Mediante la ecuación de Nishi-Wang se llevó a cabo en este trabajo un análisis de los puntos de fusión en equilibrio estimados de la fracción de poli(e-caprolactona) (PCL) contenida en mezclas de poli(estireno-co-anhídrido maleico)/poli(e-caprolactona) (PSMA14/PCL), donde el PSMA posee 14% molar de unidades de anhídrido maleico. Como resultado se obtuvo un parámetro de interacción de Flory-Huggins negativo (c = -1.46), resultado que indica la existencia de fuertes interacciones entre los componentes de la mezcla, cuya magnitud no cambia con la composición. La técnica de microscopía óptica de luz polarizada permitió estudiar la cinética de crecimiento esferulítico de la PCL en función de la composición y de la temperatura de cristalización. Posteriormente, se aplicó la tradicional teoría de nucleación secundaria de Lauritzen-Hoffman (LH), así como también una de sus versiones modificadas. La dependencia de las constantes de nucleación, Kg, con la composición en el régimen de crecimiento II sugiere que la energía de pliegue disminuye con la adición de PSMA14. Sin embargo, cuando la concentración de PSMA14 alcanza el 20% o más, no se observa efecto adicional, hecho que se atribuyó a la concentración efectiva de PCL que se considera en el modelo de Lodge y McLeisch para mezclas miscibles

Análisis comparativo de caolines de diferentes fuentes para la produccion de metacaolín

Se presenta un estudio comparativo de cinco Caolines procedentes de diferentes regiones de Colombia y disponibles a nivel comercial, con la finalidad de producir Metacaolín (MK), una puzolana de alto desempeño para ser utilizada en el sector de la construcción. La caracterización química y microestructural de los Caolines se llevó a cabo por medio de la aplicación de las técnicas de Fluorescencia de Rayos X (FRX), Análisis Térmico Diferencial (ATD), Difracción de Rayos X (DRX), Infrarrojo (FTIR) y Microscopía Electrónica de Barrido. Los caolines de partida fueron sometidos a un tratamiento térmico a condiciones controladas para obtener MK, proceso que fue evaluado mediante la técnica de DRX. El índice de actividad puzolánica de los productos obtenidos se determinó por métodos mecánicos en mezclas de mortero con cemento portland, mediante la aplicación de la técnica ASTM C311. Del estudio se concluye, que aunque la calidad del metacaolín es función de las características iniciales del material de partida, es factible obtener MK con características puzolánicas óptimas con caolines del orden del 50% de pureza en caolinita

The present work is a comparative study between five different Kaolins from various regions of Colombia. The main purpose of this study was to produce Metakaolin (MK), a high performance pozzolan to be used in the construction sector. The Kaolins were characterized by X-Ray Fluorescence (XRF), Differential Thermal Analysis (DTA), X-Ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared (FTIR) and Scanning Electronic Microscopy (SEM). After the characterization, a thermal treatment was carried out to the Kaolins with the aim of transform them into MK. An evaluation of the MK was done by using XRD and it was found that the conversion to MK is a function of the mineralogy of the raw material. Furthermore, the pozzolanic activity was evaluated for the thermally treated materials through the compressive strength. It can be concluded from this study that the reactivity of the materials is function of the amount of Kaolinite present in the original sample

Resistencia a la corrosión de recubrimientos de CrN depositados por PVD con UBM: tecnología eficiente y ambientalmente limpia

En este trabajo, se estudia la influencia de la configuración del campo magnético sobre la resistencia a la corrosión de recubrimientos de CrN, obtenidos en un sistema de sputtering con magnetrón desbalanceado (MDB). Las diferentes configuraciones del campo magnético se cuantificaron a través del coeficiente geométrico de desbalance K G. La morfología transversal se determinó con microscopia electrónica de barrido (MEB) y las fases cristalinas y orientación preferencial con difracción de rayos X (DRX). La resistencia a la corrosión fue evaluada con ensayos de polarización Tafel en una solución de 0,5M H2SO4 y 0,05M KSCN y con ensayos de impedancia electroquímica usando una solución de NaCl al 3%. En general, la configuración del campo magnético influyó en la orientación preferencial de los recubrimientos: Con valores de K G = 1,3 las películas CrN presentaron una orientación (200) y con K G= 0,85 una orientación mixta (200)(111). Menores velocidades de corrosión se observaron en las películas de CrN depositadas sobre acero 304 usando la configuración de menor grado de desbalanceo (K G = 1,3)

In this work, we studied the influence of the magnetic field configuration on the resistance to the corrosion of CrN coatings, obtained in a system of Unbalanced Magnetron Sputtering (UBM). The different configurations from the magnetic field were quantified through geometric unbalanced coefficient K G. The microstructure was analyzed by means of scanning electronic microscopy (SEM), and phases and preferential orientations with X ray diffraction (XRD). The corrosion resistance was studied by Tafel polarization in a 0,5M H2SO4 - 0,05M KSCN solution and spectroscopy electrochemical Impedance using a NaCl 3% solution. In general, the configuration of the magnetic field influenced in the preferential orientation of the coatings: With K G = 1.3 the CrN films had a (200) preferential orientation and with K G = 0.85 had a (200) (111) mixed orientation. Smaller corrosion rates were observed in the coatings deposited on AISI 304 steel substrates with K G = 1.3

Análise da transmissão óptica em cerâmicas ferroelétricas (pb1- xlax)tio3 (plt) em função da concentração de lantânio

PbTiO3 dopado com lantânio é um material cerâmico promissor para aplicações piezoelétricas e piroelétricas, mas o processo de síntese com vistas ao estudo das propriedades ópticas, não tem sido estudado com muito detalhe. Cerâmicas ferroelétricas (Pb1-xLax)TiO3 com 0,18 ≤ x ≤ 0,23 foram fabricadas pelo método convencional de mistura de óxidos e densificadas por prensagem a quente a uma temperatura de 1220oC por 10 h. Para melhorar as propriedades ópticas foram necessários tratamentos térmicos posteriores em atmosfera de oxigênio. Alcançou-se alta densidade, microestrutura homogênea e boas características ópticas. No estudo da síntese e processamento das diferentes concentrações, observou-se que a maioria das cerâmicas apresenta transmitância aceitável enquanto comparada com outros sistemas ferroelétricos transparentes

PbTiO3 ceramic doped with lanthanum is a promising material for piezoelectric and pyroelectric applications, however the synthesis process in order to study optical properties has not been studied in great detail. Ferroelectric ceramics (Pb1-xLax)TiO3 with 0.18 ≤ x ≤ 0.23 were fabricated by the conventional mixed-oxide and densified by hot pressing at a temperature of 1220oC for 10 h. To improve optical properties subsequent heat treatments in oxygen atmosphere were required. High-density, homogeneous microstructure and good optical characteristics were obtained. In the study of synthesis and processing of different concentrations, it was observed that transmittance of most of the ceramics were acceptable as compared with other transparent ferroelectric systems.

Propiedades fotoluminiscentes de películas ZnO: A-SiO_x obtenidas por la técnica cvd asistido por filamento caliente

El interés actual por materiales constituidos por más de un componente, se ha incrementado en los últimos años debido a las propiedades que éstos presentan. En este trabajo, se realizó un estudio de las propiedades fotoluminiscentes de compositos ZnO:a-SiOx. Para la obtención del material, se empleó la técnica de depósito químico en fase vapor asistido por filamento caliente (HFCVD) en un rango de temperaturas entre 900-1100 °C. Se incluyó una fuente sólida de cuarzo (SiO2) en el ambiente de crecimiento, para estudiar su efecto en las propiedades de las películas depositadas. La caracterización estructural por difracción de rayos-X (XRD), y por espectroscopia infrarroja (FTIR), indicaron que las fases de ZnO y a-SiOx coexisten independientemente de la temperatura de depósito, aunque este parámetro es determinante en la fase que domina la emisión fotoluminiscente

The current interest in materials consisting of more than one component, has increased in recent years due to the properties they present. In this work, we carried out a study of photoluminescent properties of ZnO: a-SiOx composites. To obtain the material, hot filament chemical vapor deposition (HFCVD) technique was employed in a temperature range of 900-1100 °C. We include a solid source of quarts (SiO2) in the growth environment, to study its effect on deposited films properties. Structural characterization by X-ray diffraction (XRD) and infrared spectroscopy (FTIR), indicated that the phases ZnO and a-SiOx coexist regardless of the deposit temperature, although this parameter is decisive in the dominant photoluminescent emission phase

Mechanical alloying of FeCoCr

The mechanical alloying of Fe-Co-Cr has been studied from the structural point of view by different techniques: XRD, TEM and Mössbauer spectroscopy, following the transformations taking place during milling. The alloys FeCo, Fe40Co50Cr10 and Fe50Co40Cr10 were prepared by milling of the elemental powders during 1, 2, 5, 10, 20, 40 and 60 h. The kinetics of alloy formation occurs by incorporation of Co and/or Cr in the Fe structure. For the Fe-Co alloy after 10h of milling a mixture of Fe (Co) solid solution and a-Fe is obtained. For the FeCoCr alloys prolonged milling results in Cr incorporation in the FeCo structure and a mixture of Fe (Co) and Fe (Cr) is formed. A grain size in the range of 2-5 nm is reached after 60h of milling

El proceso de aleación mecánica de Fe-Co-Cr ha sido estudiado desde el punto de vista estructural por varias técnicas: DRX, MET, Espectroscopía Mössbauer, siguiendo las transformaciones que tienen lugar durante la molienda. Las aleaciones FeCo, Fe40Co50Cr10 y Fe50Co40Cr10 fueron preparadas a partir de los polvos elementales por molienda durante 1, 2, 5, 10, 20, 40 y 60 h. La cinética de formación de aleación ocurre por incorporación del Co y/o Cr en la estructura del Fe. Para la aleación Fe-Co después de 10 h de molienda se obtiene la mezcla de una solución sólida Fe (Co) y a-Fe. Para las aleaciones FeCoCr, la molienda prolongada resulta en la incorporación de Cr en la estructura de FeCo formándose una mezcla de Fe (Co) y Fe (Cr). Un tamaño de grano en el orden de 2-5 nm es obtenido después de 60 h de molienda

Characterization Of Natural Rubber/Cassava Starch/Maleated Natural Rubber Formulations

El objetivo del presente trabajo fue estudiar el comportamiento reológico y tensil de los compuestos de caucho Natural (NR) con almidón de yuca natural (CS) y plastificado (PCS) para evaluar la posible utilización de estos materiales como carga reforzante. También, se sintetizó el caucho natural maleado (MNR) y se estudió su influencia como un agente acoplante para las formulaciones en estudio. Los resultados obtenidos indican que la adición de CS al NR incrementa el torque máximo y produce una ligera disminución de los tiempos scorch y de curado. La adición de MNR al NR con y si CS retarda el proceso de curado. También, se demostró que una proporción de 20 ppc de CS no altera las propiedades tensiles del NR vulcanizado, lo que implica que es posible lograr una formulación menos costosa. Las propiedades de los compuestos con PCS se mantuvieron similares a las de los compuestos de NR/CS. Con respecto al uso de MNR como agente acoplante, se demostró que no produce efectos positivos en el comportamiento global del NR. De los estudios termodegradativos del NR, se infiere que el comportamiento térmico del NR no se ve afectado por la adición de CS, mientras que el PCS acelera el proceso degradativo del compuesto

The objective of this research study was to study the rheological and tensile behavior of natural rubber (NR) compounds with cassava starch (CS) and plasticized cassava starch (PCS), with the aim of using cassava as potential filler for NR vulcanizates. The authors also evaluated the synthesis and use of maleated Natural Rubber (MNR) as a coupling agent. The results obtained indicate that the presence of CS originates changes such as an increase in the maximum torque and a slight reduction in scorch and curing time. The addition of MNR to the blends of NR with and without CS also retarded the curing process. With regard to the mechanical properties, 20 phr of CS did not alter the tensile properties of the NR vulcanizates, so a cheaper formulation with equivalent properties can be obtained. The properties of the compounds with PCS were similar to those of the NR/CS compounds. Concerning the use of MNR as a coupling agent, it did not improve the overall properties of NR. Finally, the thermal degradation behavior of NR was not affected by the addition of CS, while the use of PCS accelerated the degradative process of NR

Implementación de la prueba de hartmann para el estudio de textura de superficies metálicas

La prueba de Hartmann es una prueba óptica utilizada para el estudio de aberraciones transversales en sistemas ópticos. Se presenta una modificación a esta herramienta óptica diseñada con el objetivo estudiar y servir como control en la calidad de preparación de superficies de acero inoxidable 316L por procedimientos metalográficos. Se utilizó una cámara digital para obtener el Hartmangrama correspondiente y posteriormente fueron analizadas utilizando un software desarrollado en MATLab® el cual cuantificó la intensidad y grado de homogeneidad de toda la superficie en cada sustrato, calculando la media de la intensidad de los Hartmangramas y la desviación cuadrática media de la intensidad, respectivamente. La modificación de la prueba ha probado ser útil en la determinación de la calidad de preparación de superficies metálicas de forma cuantitativa y cualitativa

The test of Hartmann is an optical test that is used for the study of cross-sectional aberrations in optical systems. We present a modification of this optical test designed to serve as a quality assurance tool during the surface preparation of 316L stainless steel substrates to a mirror quality, when metallographic methods are employed. We used a digital camera to obtain the Hartmanns patterns which were later analyzed by means of a computer program, developed in MATLab®, which quantified the intensity and the homogeneity of the surface of each one of the substrates studied, by calculating the average and the average quadratic deviation of the intensity of the Hartmanns patterns, respectively. The modification of this optical test was found to be useful for the determination of the preparation quality of metallic surfaces in both, a quantitative and a qualitative manner

Determinación de propiedades mecánicas y temperatura máxima de polimerización de cementos óseos acrílicos modificados con micro y nanopartículas de hidroxiapatita

En este trabajo se prepararon cementos óseos acrílicos de poli(metacrilato de metilo) (PMMA) modificados con 30, 55 y 80 % en peso de dos tipos de hidroxiapatita: CORALINA® Porosa HAP-200 y nanopartículas de hidroxiapatita con un tamaño promedio de 66 ± 7 µm y 57 ± 4 nm respectivamente. Las nanopartículas de hidroxiapatita se sintetizaron mediante precipitación química por vía húmeda y fueron caracterizadas mediante Espectroscopia Infrarroja, Difracción de Rayos X y Microscopia Electrónica de Transmisión. Las formulaciones fueron sometidas a ensayos mecánicos estáticos, obteniéndose valores máximos de resistencia a compresión axial y a tracción de 95,5 ± 0,9 MPa y 32,4 ± 0,1 MPa respectivamente. Se evidenció que a medida que aumenta el contenido de relleno inorgánico en los cementos disminuyen los valores de ambas propiedades en comparación con un cemento convencional. Las formulaciones que contienen un 55 y 80 % de relleno presentaron resultados satisfactorios de temperaturas máximas de polimerización, pues las mismas no excedieron los 90 ºC

In this work, acrylic bone cements of polymethyl methacrylate (PMMA) were prepared. The formulations were modified with 30, 55 and 80 % in weight of two types of hydroxyapatite: CORALINA® Porous HAP-200 and hydroxyapatite nanoparticles with an average size of 66 ± 7 µm and 57 ± 4 nm respectively. Hydroxyapatite nanoparticles were synthesized by a wet chemical precipitation and were characterized by infrared spectroscopy, X-ray diffraction and transmission electron microscopy. The formulations were subjected to static mechanical testing, obtaining maximum values of axial compressive strength and tensile strength of 95.5 ± 0.9 MPa and 32.4 ± 0.1 MPa respectively. The study showed that with increasing the cement inorganic filler content, both values of mechanical properties diminished in comparison with a conventional cement. The formulations containing 55 and 80 % filler showed satisfactory results in the polymerization temperatures, since they do not exceed 90 ºC