MÉTODO PARA EL GUIADO CONTROLADO DE LA CORROSIÓN SOBRE UN MATERIAL O PIEZA A TRATAR MEDIANTE UN HAZ LÁSER

CAMPO DE LA TÉCNICA

La presente invención se enmarca dentro de las técnicas de protección de materiales frente a la corrosión. En particular se trata de un método para el guiado controlado de la corrosión sobre un material o pieza a tratar por medio de la acción de un haz láser.

La técnica descrita en la presente invención permite guiar la corrosión en la dirección deseada en materiales o piezas metálicos por medio de la acción de un haz láser.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La corrosión es un problema que afecta a muchos campos de la ingeniería, ya que supone la pérdida de la funcionalidad de los materiales o componentes corroídos, dando lugar a serios riesgos personales, ambientales y económicos.

La corrosión se produce a consecuencia de un ataque químico que sufre el material por su entorno. Aunque cualquier material es susceptible de sufrir corrosión, los casos más frecuentes de corrosión consisten en un ataque químico a los metales, el cual ocurre principalmente por ataque electroquímico, ya que los metales tienen electrones libres que son capaces de establecer pilas electroquímicas dentro de los mismos. Las reacciones electroquímicas exigen un electrolito conductor, cuyo soporte es habitualmente el agua. El proceso de corrosión depende de una amplia gama de factores, incluidos los materiales y las propiedades ambientales. La velocidad a la que tiene lugar la corrosión dependerá en alguna medida de la temperatura y de la concentración de los reactivos y de los productos. Otros factores, como el esfuerzo mecánico y la erosión también pueden contribuir a acelerar el deterioro causado por la corrosión.

Frecuentemente la corrosión se desarrolla de manera aleatoria e impredecible. Por lo tanto, su control es una tarea extremadamente compleja. Por ello, la corrosión es vista de forma general como un problema a evitar. Para ello se suelen aplicar medidas de mantenimiento preventivo y sobredimensionamiento de componentes, a pesar de los altos costes económicos asociados a estas estrategias. Sin embargo, ciertas aplicaciones se benefician de procesos de corrosión, como las baterías o los implantes biodegradables. En estos casos, no se debe evitar la corrosión, sino proceder de manera controlada. El ajuste local de la velocidad de corrosión en determinadas zonas de un material, componente o pieza a tratar haría posible la regulación de reacciones químicas específicas o el diseño de componentes degradables con un comportamiento mecánico personalizado.

Las formas de lograr ese tipo de control preciso del proceso de corrosión son muy limitadas. Por un lado, el ajuste local de las propiedades ambientales parece al menos difícil debido a los procesos de agitación y/o difusión, si no imposible debido a restricciones en la aplicación específica.

La opción alternativa es adaptar las propiedades del propio material, componente o pieza a tratar. Adaptar con precisión las propiedades de dicho material puede ser inviable desde el punto de vista de los procesos de fabricación y puede dañar el rendimiento mecánico, térmico y/o eléctrico del material en cuestión. Por lo tanto, el control de las propiedades de la superficie del material parece ser el enfoque más razonable.

De esta manera, la aplicación de recubrimientos de diversa naturaleza (metálicos, cerámicos, orgánicos) suelen ser la técnica de modificación de superficies preferida cuando se trata de evitar la corrosión. Una característica común a todos los recubrimientos es que la nueva capa se aplica globalmente a lo largo de todo el componente a proteger. Por lo tanto, no se puede lograr un ajuste local de las propiedades de corrosión mediante estos métodos.

Como alternativa, las técnicas de tratamiento de superficies basadas en láser permiten el control de las propiedades clave de la superficie que gobiernan los fenómenos de corrosión, como composición, microestructura, topografía o tensiones mecánicas residuales. Además, adaptando las condiciones de procesamiento, se logra alcanzar un elevado grado de precisión, incluso a escala nanométrica, haciendo posible un ajuste local de estas propiedades.

En la presente invención de plantea un método para el guiado controlado de la corrosión por medio de la acción de un haz láser.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN La presente invención proporciona un método para el guiado controlado de la corrosión sobre un material o pieza a tratar según la reivindicación 1 , el uso de dicho método para la fabricación de placas de osteosíntesis metálicas reabsorbibles por el cuerpo humano según la reivindicación 9, y el uso del referido método para la fabricación de ánodos de protección catódica de armaduras de acero en construcciones de hormigón según la reivindicación 10. En las reivindicaciones dependientes se definen realizaciones preferidas de la invención

En el primer aspecto inventivo se presenta un método para el guiado controlado de la corrosión sobre una material o pieza a tratar que comprende las siguientes etapas: proporcionar una estrategia de guiado de la corrosión sobre el material o pieza a tratar, de tal manera que se defina un mapa de direcciones de guiado para la corrosión. establecimiento de al menos un tratamiento superficial mediante haz láser sobre el material o pieza a tratar, por medio de una exposición creciente, que proporciona diferentes velocidades de corrosión en el material o pieza. aplicación de al menos un tratamiento superficial mediante haz láser sobre al menos una región del material o pieza a tratar con una exposición creciente en el sentido indicado por el mapa de direcciones de guiado anterior.

En el contexto de la invención, el material o pieza a tratar es el material, compuesto o pieza sobre la que se van a practicar las distintas etapas del método de la invención.

Se entenderá como exposición creciente del material o pieza a tratar al haz láser, o simplemente “exposición” a la cantidad de energía que la acción del haz láser proporciona a la pieza en una determinada superficie y en un determinado período de tiempo, medida como una relación entre la potencia del láser y la velocidad de procesamiento. []

Se entenderá como corrosión el fenómeno de destrucción de un material por ataque químico.

La etapa de proporcionar al menos un tratamiento superficial mediante haz láser sobre el material o pieza a tratar, consiste en una modificación de la superficie de dicho material por acción del haz láser de tal forma que la velocidad de corrosión de la zona tratada de la superficie del material disminuye en comparación con la velocidad de corrosión del material no tratado. Esta modificación puede ser debida a diferentes mecanismos: una refusión superficial, una modificación del tamaño de grano, una modificación de la textura superficial, una modificación de la mojabilidad superficial, una evaporación de aleantes superficiales, ablación de material superficial o por el conjunto de todos o varios de estos mecanismos.

Dicha etapa de proporcionar al menos un tratamiento superficial mediante haz láser sobre el material o pieza a tratar, viene antecedida por un estudio previo de la velocidad de corrosión del material sin tratamiento. Posteriormente se estudia la reducción en la velocidad de corrosión alcanzada por medio de tratamientos realizados a diferentes valores de la exposición del haz láser aplicado. Se definen y ordenan de esta manera, diferentes tratamientos sobre un material determinado que dan lugar a velocidades de corrosión decrecientes. De esta forma, en la etapa de aplicación del tratamiento superficial, se procede a comenzar por el tratamiento de menor exposición y que da lugar a una mayor velocidad de corrosión y se va continuando, cuando es necesario, con los tratamientos de mayor exposición.

En una realización el método comprende realizar una pluralidad o conjunto de tratamientos superficiales mediante haz láser a realizar sobre el material o pieza a tratar, que son realizados con un incremento en escalones definidos de la exposición. En otra realización al menos un tratamiento superficial mediante haz láser sobre el material o pieza a tratar es realizado mediante un incremento gradual de la exposición. En ambas realizaciones el valor inicial de la exposición puede ser cero. Estas realizaciones permiten adaptar las velocidades corrosión de las diferentes partes del material o pieza a tratar, en función de la aplicación final que se persigue con el guiado controlado de la corrosión.

Los tratamientos superficiales mediante láser sobre el material o pieza a tratar, por medio de una exposición creciente, deben ser de al menos un tratamiento en al menos una región del material o pieza a tratar con un valor de la exposición del haz láser que proporcione una velocidad de corrosión mayor que en la región o regiones no tratadas del material o pieza, y aplicado según una estrategia definida, que en definitiva permita guiar la corrosión

En una realización, los tratamientos superficiales mediante láser sobre el material o pieza a tratar, por medio de una exposición creciente, son al menos dos con diferentes valores de la exposición del haz láser (incluyendo el valor cero) que den lugar a al menos dos velocidades de corrosión diferentes en el material o pieza.

En una realización del método objeto de la presente invención, el material o pieza a tratar es un metal, una cerámica, un polímero, una roca natural, un material híbrido (también conocido como “composite”), etc . En una realización particular el material o pieza a tratar es una aleación de litio, de magnesio, de titanio, de manganeso, de niobio, de talio, de vanadio, de zinc, de cromo, de cadmio, de indio, de galio, de hierro, de cobalto, de cobre, de níquel, de plata, de estaño o una combinación de todas o varias de estas aleaciones.

En una realización del método de la presente invención, se establecen cuatro tipos de tratamientos con diferente exposición al haz láser, que dan lugar a velocidades de corrosión diferentes. La combinación de estos cuatro tipos de tratamiento de forma ordenada (de menor a mayor exposición) dan lugar a un guiado de la corrosión sobre el material a tratar.

En una realización del método de la presente invención, se establecen dos tipos de tratamientos con diferente exposición al haz láser, que dan lugar a velocidades de corrosión diferentes. La combinación de estos dos tipos de tratamiento de forma ordenada (de menor a mayor exposición) dan lugar a un guiado de la corrosión sobre el material a tratar.

En una realización del método objeto de la presente invención, en la etapa de establecimiento de un conjunto de tratamientos superficiales mediante láser sobre el material o pieza, dicho haz láser proviene de una fuente láser cuya la longitud de onda se encuentra dentro del rango de 100 nm a 11000 nm. Ventajosamente este rango de longitudes de onda permiten el manejo de la radiación láser sin necesidad de utilizar medios de protección frente a radiación ionizante.

En una realización del método la potencia media de la fuente láser está dentro del rango de 1 W a 5000 W. Ventajosamente este rango de potencia de la fuente láser permite conseguir tratamientos que modifican la velocidad de corrosión en un gran número de materiales con composición química diferente.

En una realización, la fuente láser empleada para generar la radiación del haz láser se selecciona entre Nd:YAG, Nd:vidrio, Nd:YV0 , Er:YAG, Yb:YAG, Tm:YAG, diodo, fibra, disco, CO2, CO, HeCd, de vapor de cobre, de lodo, de Argón, de Kripton o láseres químicos (HF, DF). Ventajosamente la utilización de este tipo de fuentes láser permite conseguir tratamientos que modifican la velocidad de corrosión en un gran número de materiales con composición química diferente.

En una realización, la fuente láser utilizada emite la radiación en modo pulsado o continuo. En una realización más particular el láser utilizado emite en modo pulsado con una duración de los pulsos entre los milisegundos y los femtosegundos y más favorablemente en el rango de 1 a 500 nanosegundos. Ventajosamente la ulilización de este rango de duración de los pulsos de láser permite conseguir tratamientos que modifican la velocidad de corrosión en un gran número de materiales con composición química diferente.

En una realización del método, el material o pieza a tratar tiene una forma no plana y el láser realiza un barrido sobre la superficie del material o pieza a tratar por medio de un sistema de barrido óptico en tres dimensiones.

En una realización del método, el material o pieza a tratar tiene forma plana y el haz láser realiza un barrido sobre la superficie del material o pieza a tratar por medio de un sistema de barrido óptico en dos dimensiones.

Opcionalmente, el método de guiado controlado de la corrosión mediante láser objeto de la presente invención, se lleva a cabo en vacío o en presencia de una atmósfera de gas oxidante. En una realización este gas oxidante puede ser O2, CO2, o mezclas de estos.

Ventajosamente esta atmósfera de gas oxidante promueve la formación de óxidos durante la acción del haz láser sobre el material de tal forma que se modifica la velocidad de corrosión del mismo.

El método de la presente invención no necesita de la aplicación de pinturas, recubrimientos, capas protectoras, adición de elementos aleantes, o cualquier otro tipo de aditivo al material objeto del tratamiento. Los resultados se obtienen con un sistema relativamente simple basado en la utilización de un único haz láser, sobre el material o pieza a tratar sin necesidad de mecanizado previo ni preacondicionamiento de su superficie.

Asimismo, el método permite ajustar selectivamente la velocidad de corrosión en cada región de un material o pieza objetivo y, por lo tanto, impulsar la corrosión hacia las áreas o regiones de interés. Con la aplicación de este método el proceso de corrosión es guiado por el tratamiento con láser y se vuelve predecible y controlable

En un segundo aspecto inventivo, se presenta el uso del método del primer aspecto inventivo para la fabricación de placa de osteosíntesis metálica reabsorbible por el cuerpo humano.

Aplicando el método de la presente invención se pueden fabricar placas de osteosíntesis metálicas reabsorbibles para la fijación de fracturas en ortopedia, neurocirugía, cirugía maxilofacial, etc. Las placas de osteosíntesis metálicas actuales no son reabsorbibles. Mientras que las placas reabsorbibles disponibles en la actualidad están fabricadas con materiales poliméricos que presentan unas bajas propiedades mecánicas. Mediante el método objeto de la presente invención, se pueden fabricar placas de osteosíntesis a base de una aleación de magnesio reabsorbible por el cuerpo humano, pero que mantenga las propiedades del material necesarias para soportar las solicitaciones mecánicas durante el tiempo necesario para la regeneración del hueso.

En un tercer aspecto inventivo, se presenta el uso del método del primer aspecto inventivo para la fabricación de ánodo de protección catódica de armaduras de acero en construcciones de hormigón con corrosión guiada y controlada, de duración y protección prolongada. Aplicando el método objeto de la presente invención a un ánodo de protección, se puede guiar y controlar su degradación, aumentando la vida útil del propio ánodo y extendiendo el tiempo de la protección. Se pueden evitar los efectos de la auto-corrosión, aumentando la cantidad de material anódico disponible para corroer cuando se requiere protección catódica. El resultado es una mayor vida útil de las construcciones de hormigón armado.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompañan como parte integrante de dicha descripción las siguientes figuras. Figura 1: en esta figura se representan esquemáticamente cuatro tipos de tratamientos realizados sobre un material o pieza a tratar según una realización de la invención.

Figura 2: en esta figura se muestra una estrategia de guiado de la corrosión sobre un material o pieza a tratar según una realización de la invención, de tal manera que se define una dirección de guiado para la corrosión siguiendo el sentido de la flecha.

Figura 3: en esta figura se muestra una estrategia de guiado de la corrosión sobre un material o pieza a tratar según otra realización de la invención, de tal manera que se define una dirección de guiado para la corrosión siguiendo el sentido de la flecha.

Figuras 4a - 4e: en estas figuras se muestra la evolución temporal no controlada de una placa de aleación de magnesio sometida a corrosión en suero fisiológico, correspondiendo la figura 4a a la pieza antes del inicio del ensayo y las figuras sucesivas 4b a 4e a la evolución aleatoria de la corrosión de la pieza a lo largo de 3 semanas.

Figuras 5a a 5e: en estas figuras se muestra la evolución temporal controlada de una placa de aleación de magnesio sometida a corrosión en suero fisiológico a la que se le ha aplicado la estrategia de guiado según la realización de la figura

2. En la figura 5a se muestra la pieza antes del inicio del ensayo de corrosión, mientras que las figuras sucesivas 5b a 5e muestran la evolución controlada o guiada de la misma pieza a lo largo de 3 semanas.

Figuras 6a a 6e: en estas figuras se muestra la evolución temporal controlada de una placa de aleación de magnesio sometida a corrosión en suero fisiológico a la que se le ha aplicado la estrategia de guiado según la realización de la figura

3. En la figura 6a se muestra la pieza antes del inicio del ensayo de corrosión, mientras que las figuras sucesivas 6b a 6e muestran la evolución controlada o guiada de la misma pieza a lo largo de 3 semanas.

Figuras 7a a 7e: en estas figuras se muestra la evolución temporal controlada de una placa de aleación de magnesio sometida a corrosión en suero fisiológico a la que se le ha aplicado una estrategia de guiado según otra realización de la invención en la que el rombo central ha sido tratado con una exposición elevada (equivalente al tratamiento T4 de la realización de la figura 1) y el resto de la pieza ha sido tratado con una exposición baja (equivalente al tratamiento T1 de la realización de la figura 1). En la figura 7a se muestra la pieza antes del inicio del ensayo de corrosión, mientras que las figuras sucesivas 7b a 7e muestran la evolución controlada o guiada de la misma pieza a lo largo de 3 semanas.

Figuras 8a a 8b: en estas figuras se muestra la evolución temporal controlada de una placa de aleación de magnesio sometida a corrosión en suero fisiológico a la que se le ha aplicado una estrategia de guiado según otra realización de la invención en la que el rombo central ha sido tratado con una exposición baja (equivalente al tratamiento T1 de la realización de la figura 1) y el resto de la pieza ha sido tratado con una exposición elevada (equivalente al tratamiento T4 de la realización de la figura 1). En la figura 8a se muestra la pieza antes del inicio del ensayo de corrosión, mientras que la figura 8b muestra el estado de la misma pieza después de 3 semanas.

Figuras 9a a 9b: en estas figuras se muestra la evolución temporal controlada de una placa de aleación de magnesio sometida a corrosión en suero fisiológico a la que se le ha aplicado una estrategia de guiado según otra realización de la invención en la que el rombo central y los triángulos de las cuatro esquinas de la pieza han sido tratados con una exposición baja (equivalente al tratamiento T1 de la realización de la figura 1) y el resto de la pieza ha sido tratado con una exposición elevada (equivalente al tratamiento T4 de la realización de la figura 1). En la figura 9a se muestra la pieza antes del inicio del ensayo de corrosión, mientras que la figura 9b muestra el estado de la misma pieza después de 3 semanas.

Figuras 10a a 101: en estas figuras se muestra la aplicación del método objeto de la invención según una realización particular a la fabricación de placas de osteosíntesis biodegradables.

Figuras 11a a 11 h: en estas figuras se muestra la aplicación del método objeto de la invención según una realización particular para la fabricación de ánodos de protección catódica de armaduras de acero en construcciones de hormigón. EXPOSICION DETALLADA DE LA INVENCION

La presente invención se refiere a un método para el guiado controlado de la corrosión sobre un material o pieza a tratar,

En la figura 1 se representan esquemáticamente cuatro tipos de tratamiento realizados mediante haz láser sobre un material o pieza a tratar. La diferencia entre los tratamientos radica en la diferente exposición. Así, la exposición en el tratamiento T1 es menor que en el tratamiento T2, ésta es menor que en el tratamiento T3 y ésta es menor que en el tratamiento T4. De este modo, la velocidad de corrosión de un material sometido al tratamiento T1 es mayor que la velocidad de corrosión del mismo material sometido al tratamiento T2. A su vez, la velocidad de corrosión de este material sometido al tratamiento T2 es mayor que la velocidad de corrosión del mismo material sometido al tratamiento T3 y la velocidad de corrosión de este material sometido al tratamiento T3 es mayor que la velocidad de corrosión del mismo material sometido al tratamiento T4.

En la figura 2 se muestra un ejemplo de estrategia de guiado de la corrosión sobre un material o pieza a tratar, de tal manera que se define una dirección de guiado para la corrosión siguiendo el sentido de la flecha. Las cuatro diferentes zonas corresponden a tratamientos láser realizados con diferente exposición sobre la superficie del material o pieza a tratar. De esta forma la exposición es creciente siguiendo la pauta siguiente: exposición en T1 es mayor que la exposición en T2; la exposición en T2 es mayor que la exposición en T3 y la exposición en T3 es mayor que la exposición en T4.

En la figura 3 se muestra un ejemplo de estrategia de guiado de la corrosión sobre un material o pieza a tratar, de tal manera que se define una dirección de guiado para la corrosión siguiendo el sentido de la flecha. En este caso, la exposición del haz láser sobre el material o pieza a tratar crece de forma gradual en el sentido de la flecha.

En la figura 4 se muestra la evolución temporal de una placa de aleación de magnesio AZ31 sometida a corrosión en suero fisiológico (solución salina normal, conteniendo 9 gramos por litro de CINa). En la figura 4a se muestra la pieza antes del inicio del ensayo de corrosión, mientras las sucesivas figuras 4b, 4c, 4d y 4e muestran la evolución de la misma pieza a lo largo de 3 semanas. Se observa que la corrosión se produce de forma aleatoria, no predecible, atacando la pieza en todas direcciones. Al cabo de 3 semanas la pieza está totalmente destruida. En la figura 5 se muestra la evolución temporal de una placa de aleación de magnesio AZ31 sometida a corrosión en suero fisiológico (solución salina normal, conteniendo 9 gramos por litro de CINa), a la que se le ha aplicado el método de guiado controlado de la corrosión objeto de la presente invención. En este caso se ha seguido la estrategia mostrada en la figura 2. En la figura 5a se muestra la pieza antes del inicio del ensayo de corrosión, mientras que las sucesivas figuras 5b, 5c, 5d y 5e muestran la evolución de la misma pieza a lo largo de 3 semanas. Se observa que la corrosión se produce de forma guiada o controlada, comenzando en la parte inferior de la pieza y progresando hacia la parte superior, siguiendo la dirección establecida por el método de guiado objeto de la presente invención. Al cabo de 3 semanas la pieza no se ha corroído en su totalidad.

En la figura 6 se muestra la evolución temporal de una placa de aleación de magnesio sometida a corrosión en suero fisiológico (solución salina normal, conteniendo 9 gramos por litro de CINa), a la que se le ha aplicado el método de guiado controlado de la corrosión objeto de la presente invención. En este caso se ha seguido la estrategia mostrada en la figura 3. En la figura 6a se muestra la pieza antes del inicio del ensayo de corrosión, mientras las sucesivas figuras 6b, 6c, 6d y 6e muestran la evolución de la misma pieza a lo largo de 3 semanas. Se observa que la corrosión se produce de forma guiada o controlada, comenzando en la parte inferior de la pieza y progresando hacia la parte superior, siguiendo la dirección establecida por el método de guiado objeto de la presente invención. Al cabo de 3 semanas la corrosión sólo ha alcanzado a poco más de la mitad de la pieza.

En la figura 7 se muestra la evolución temporal de una placa de aleación de magnesio sometida a corrosión en suero fisiológico (solución salina normal, conteniendo 9 gramos por litro de CINa), a la que se le ha aplicado el método de guiado controlado de la corrosión objeto de la presente invención. En este caso el rombo central ha sido tratado con una exposición elevada (equivalente al tratamiento T4 de la realización de la figura 1 ) y el resto de la pieza ha sido tratado con una exposición baja (equivalente al tratamiento T1 de la realización de la figura 1). En la figura 7a se muestra la pieza antes del inicio del ensayo de corrosión, mientras las sucesivas figuras 7b, 7c, 7d y 7e muestran la evolución de la misma pieza a lo largo de 3 semanas. Se observa que la corrosión se produce de forma guiada o controlada, comenzando en la periferia de la pieza y progresando hacia el centro de la misma. Al cabo de 3 semanas el rombo central no ha sido corroído. En la figura 8 se muestra la evolución temporal de una placa de aleación de magnesio sometida a corrosión en suero fisiológico (solución salina normal, conteniendo 9 gramos por litro de CINa), a la que se le ha aplicado el método de guiado controlado de la corrosión objeto de la presente invención. En este caso el rombo central ha sido tratado con una exposición baja (equivalente al tratamiento T1 de la realización de la figura 1) y el resto de la pieza ha sido tratado con una exposición elevada (equivalente al tratamiento T4 de la realización de la figura 1). En la figura 8a se muestra la pieza antes del inicio del ensayo de corrosión, mientras la figura 8b muestra el estado de la misma pieza después de 3 semanas. Se observa que la corrosión se produce de forma guiada o controlada, comenzando en el interior de la pieza y progresando hacia la periferia de la misma. Al cabo de 3 semanas la corrosión sólo ha afectado al rombo central.

En la figura 9 se muestra la evolución temporal de una placa de aleación de magnesio sometida a corrosión en suero fisiológico (solución salina normal, conteniendo 9 gramos por litro de CINa), a la que se le ha aplicado el método de guiado controlado de la corrosión objeto de la presente invención. En este caso el rombo central y los triángulos de las cuatro esquinas de la pieza han sido tratados con una exposición baja (equivalente al tratamiento T1 de la realización de la figura 1 ) y el resto de la pieza ha sido tratado con una exposición elevada (equivalente al tratamiento T4 realización de la de la figura 1). En la figura 9a se muestra la pieza antes del inicio del ensayo de corrosión, mientras la figura 9b muestra el estado de la misma pieza después de 3 semanas. Se observa que la corrosión se produce de forma guiada o controlada, comenzando en el interior y en las cuatro esquinas de la pieza y progresando hacia las zonas tratadas con el tratamiento tipo T4. Al cabo de 3 semanas la corrosión sólo ha afectado a las cuatro esquinas y al rombo central.

En la figúralo se muestra la aplicación del método objeto de la invención a la fabricación de placas de osteosíntesis biodegradables. Las figuras 10a, 10b, 10c y 10d muestran la evolución en la regeneración de una fractura en un hueso por medio de una placa de osteosíntesis de metal no reabsorbióle. Cuando el hueso ya se ha regenerado (figura 10d) la placa de osteosíntesis sigue íntegra y se deberá proceder a una segunda operación quirúrgica para devolver al paciente a su situación inicial, es decir con el hueso regenerado, pero sin placa de metal en el interior de su cuerpo. Las figuras 10e, 10f , 10g y 10h muestran el mismo proceso que las anteriores figuras, pero ahora utilizando una placa de material reabsorbióle. Este material pierde su integridad mecánica antes de la regeneración total del hueso (figura 10f ) por lo que el hueso no queda bien regenerado (figura 10h). Las figuras 10i, 10j, 10k y 101 muestran el mismo proceso que en los dos casos anteriores, pero ahora utilizando una placa de osteosíntesis fabricada en una aleación de magnesio reabsorbible pero sometida al método de guiado controlado de la corrosión objeto de la presente invención. En este caso la corrosión se produce de forma guiada o controlada y al mismo ritmo al cual el hueso se va regenerando (figura 10j y figura 10k). El resultado es la regeneración total del hueso y la reabsorción completa de la placa de osteosíntesis (figura 101). Esto supone recuperar totalmente la funcionalidad del hueso y evitar una segunda operación para retirar la placa de osteosíntesis.

En la figura 11 se muestra la aplicación del método objeto de la presente invención para la fabricación de ánodos de protección catódica de armaduras de acero en construcciones de hormigón. En las figuras 11a, 11 b, 11c y 11 d se muestra el comportamiento del hormigón armado cuando se utiliza un ánodo de protección catódica convencional. El ánodo sufre un proceso de corrosión no controlado. Por ello su vida útil es corta y deja de proteger a las armaduras de la corrosión (figura 11c) con lo que se produce la formación de una capa de productos de corrosión sobre las armaduras que tensionan y agrietan el hormigón produciendo su fallo estructural (figura 11 d).

Cuando el ánodo de protección catódica se somete al método objeto de la presente invención, la corrosión se produce de forma guiada o controlada, por lo que el ánodo se va corroyendo lentamente (figura 11 g) por lo que se incrementa muy notablemente su vida útil y extendiendo el tiempo de duración de la protección catódica (figura 11 h). El resultado final es una mayor vida útil de las construcciones de hormigón armado.

EJEMPLOS

Ejemplo 1:

Para lograr el guiado de la corrosión en una placa de aleación de magnesio AZ31 , se estableció una estrategia de guiado consistente en que la corrosión debería comenzar por la parte inferior de la placa y progresar hacia la parte superior de la misma.

Se estableció un conjunto de tratamientos superficiales mediante láser, utilizándose un haz láser de Nd:YV04 (1064 nm) de 20 W de potencia nominal, operando en modo pulsado con pulsos de 20 ns de duración y focalizado sobre la superficie de una placa de aleación de magnesio AZ31. Con este láser y este material se establecieron cuatro tratamientos diferentes denominados T1 , T2, T3 y T4, que dieron lugar a cuatro velocidades de corrosión diferentes. Siendo la velocidad de corrosión mayor en el tratamiento T 1 que en el T2, ésta mayor que en el T3, y ésta mayor que en el T4.

Los valores de exposición creciente de la aleación de magnesio AZ31 a la acción del haz láser, entendiendo por exposición creciente al logaritmo neperiano del cociente de la potencia del láser elevada al cuadrado, dividida por la raíz cuadrada de la velocidad de procesamiento, fueron para cada tratamiento los siguientes,

T1 = 3,3 W ² m-°· ⁵ s ⁰ · ⁵ , T2 = 4,2 W ² m-°· ⁵ s ⁰ · ⁵ ,

T3 = 5,1 W ² rrr ⁰ · ⁵ s ⁰ · ⁵ , y

T4 = 6,0 W ² m-°· ⁵ s ⁰ · ⁵ .

Se procedió a continuación a realizar un tratamiento con la exposición creciente en escalones tal como se muestra en la figura 2. Una vez tratada la pieza de aleación de magnesio AZ31, se realizó un ensayo de corrosión en suero fisiológico de una placa de aleación de magnesio AZ31 sin tratamiento (figura 4) y la pieza de aleación de magnesio a la que se aplicó el método objeto de la invención que acabamos de detallar (figura 5).

Como se puede ver comparando las figuras 4 y 5, se observa que, en la pieza sin tratamiento, la corrosión se produce deforma aleatoria, no predecible, atacando la pieza en todas direcciones (figura 4). Al cabo de 3 semanas la pieza está totalmente destruida.

Sin embargo, en la pieza a la que se ha aplicado el método objeto de la presente invención, según la presente realización, se observa un guiado de la corrosión de abajo hacia arriba de la pieza, siguiendo la dirección inicialmente establecida (figura 5). Al cabo de 3 semanas la pieza no se ha corroído en su totalidad. Ejemplo 2:

Para lograr el guiado de la corrosión en una placa de aleación de magnesio AZ31, se estableció una estrategia de guiado consistente en que la corrosión debería comenzar por la parte inferior de la placa y progresar hacia la parte superior de la misma. Se estableció un conjunto de tratamientos superficiales mediante láser, utilizándose un haz láser de Nd:YV04 (1064 nm) de 20 W de potencia nominal, operando en modo pulsado con pulsos de 20 ns de duración y focalizado sobre la superficie de una placa de aleación de magnesio AZ31. Con este láser y este material se establecieron diferentes tratamientos que dieron lugar a velocidades de corrosión diferentes. Estos tratamientos se consiguieron variando el valor de la exposición de la aleación de magnesio AZ31 a la acción del haz láser.

Los valores de exposición creciente de la aleación de magnesio AZ31 a la acción del haz láser, entendiendo por exposición creciente al logaritmo neperiano del cociente de la potencia del láser elevada al cuadrado, dividida por la raíz cuadrada de la velocidad de procesamiento, fueron incrementándose de manera gradual desde un valor de 2,2 W ² nr ⁰ · ⁵ s ⁰⁵ , hasta un valor máximo de 6,0 W ² nr ⁰⁵ s ⁰⁵ . Se procedió a continuación a realizar un tratamiento con la exposición creciente de forma gradual tal como se muestra en la figura 3. Una vez tratada la pieza de aleación de magnesio AZ31 , se realizó un ensayo de corrosión en suero fisiológico de una placa de aleación de magnesio AZ31 sin tratamiento (figura 4) y la pieza de aleación de magnesio a la que se aplicó el método objeto de la invención que acabamos de detallar (figura 6).

Como se puede ver comparando las figuras 4 y 6, se observa que, en la pieza sin tratamiento, la corrosión se produce deforma aleatoria, no predecible, atacando la pieza en todas direcciones (figura 4). Al cabo de 3 semanas la pieza está totalmente destruida.

Sin embargo, en la pieza a la que se ha aplicado el método objeto de la presente invención, según la presente realización, se observa un guiado de la corrosión de abajo hacia arriba de la pieza, siguiendo la dirección inicialmente establecida (figura 6). Al cabo de 3 semanas la corrosión sólo ha alcanzado a poco más de la mitad de la pieza.

Ejemplo 3: Para lograr el guiado de la corrosión en una placa de aleación de magnesio AZ31, se estableció una estrategia de guiado consistente en que la corrosión debería comenzar en la periferia de la pieza y progresar hacia el centro de la misma.

Se estableció un conjunto de tratamientos superficiales mediante láser, utilizándose un haz láser de Nd:YV04 (1064 nm) de 20 W de potencia nominal, operando en modo pulsado con pulsos de 20 ns de duración y focalizado sobre la superficie de una placa de aleación de magnesio AZ31. Con este láser y este material se establecieron dos tratamientos diferentes que dieron lugar a dos velocidades de corrosión diferentes. Siendo la velocidad de corrosión mayor en el primer tratamiento que en el segundo. Los valores de exposición creciente de la aleación de magnesio AZ31 a la acción del haz láser, entendiendo por exposición creciente al logaritmo neperiano del cociente de la potencia del láser elevada al cuadrado, dividida por la raíz cuadrada de la velocidad de procesamiento, fueron: para el primer tratamiento 0 W ² rrr ⁰ · ⁵ s ⁰⁵ y para el segundo tratamiento de 6,0 W ² rrr ⁰ · ⁵ s ⁰ · ⁵ .

En este caso el rombo central fue sometido al segundo tratamiento y el resto de la pieza al primer tratamiento. Una vez tratada la pieza de aleación de magnesio AZ31, se realizó un ensayo de corrosión en suero fisiológico de una placa de aleación de magnesio AZ31 sin tratamiento (figura 4) y la pieza de aleación de magnesio a la que se aplicó el método objeto de la invención que acabamos de detallar (figura 7).

Como se puede ver comparando las figuras 4 y 7, se observa que, en la pieza sin tratamiento, la corrosión se produce deforma aleatoria, no predecible, atacando la pieza en todas direcciones (figura 4). Al cabo de 3 semanas la pieza está totalmente destruida. Sin embargo, en la pieza a la que se ha aplicado el método objeto de la presente invención, según la presente realización, se observa un guiado de la corrosión desde la periferia hacia el interior, siguiendo la dirección inicialmente establecida (figura 7). Al cabo de 3 semanas el rombo central no ha sido corroído.

Ejemplo 4: Este ejemplo es el resultado de aplicar el método objeto de la presente invención según la realización del ejemplo 3, esto es, con en el mismo material, con el mismo láser y con los mismos valores de exposición creciente que en dicho ejemplo 3, pero con la salvedad de que en este ejemplo 4, se establece una estrategia de guiado de la corrosión de tal manera que ésta debe iniciarse en el centro de la placa y progresar hacia la periferia.

Se observa en la figura 8 que la corrosión se produce de forma guiada, comenzando en el interior de la pieza y progresando hacia la periferia de la misma. Al cabo de 3 semanas la corrosión sólo ha afectado al rombo central. Ejemplo 5:

Este ejemplo es el resultado de aplicar el método objeto de la presente invención según la realización del ejemplo 3, esto es, con en el mismo material, con el mismo láser y con los mismos valores de exposición creciente que en dicho ejemplo 3, pero con la salvedad de que en este ejemplo 5, se establece una estrategia de guiado de la corrosión de tal manera que ésta debe dirigirse desde las esquinas hacia el centro de la placa y desde el centro de placa hacia las esquinas.

Se observa en la figura 9 que la corrosión se produce de forma guiada, comenzando en las cuatro esquinas y en el interior de la pieza y progresando hacia el interior y hacia las esquinas respectivamente. Al cabo de 3 semanas la corrosión sólo ha afectado a las cuatro esquinas y al rombo central.

Una vez descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la forma de llevarla a la práctica, sólo queda añadir que en su conjunto y partes que la componen es posible introducir cambios de forma, materiales y de disposición siempre y cuando dichas alteraciones no varíen sustancialmente dicha invención.