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Mar 16, 2024

El tratamiento con nanosílice permite la humedad.

Scientific Reports volumen 13, Número de artículo: 9892 (2023) Citar este artículo 353 Accesos Detalles métricos Controlar el contenido de humedad de la cubierta del electrodo es crucial en la producción de

Scientific Reports volumen 13, número de artículo: 9892 (2023) Citar este artículo

353 Accesos

Detalles de métricas

Controlar el contenido de humedad de la cubierta del electrodo es crucial para la producción de soldaduras de alta calidad y sin defectos durante la soldadura de aceros por arco metálico protegido. La industria de la soldadura se ha enfrentado durante mucho tiempo al desafío de la alta susceptibilidad de los electrodos básicos (p. ej., E7018) a la absorción de humedad. En este artículo, demostramos que la aplicación de un recubrimiento de nanosílice a la superficie de la cubierta del electrodo E7018 utilizando una técnica de recubrimiento por inmersión puede reducir efectivamente la capacidad de absorción de humedad de la cubierta del electrodo. Los resultados de la medición de humedad antes y después de la exposición a un ambiente húmedo con un 80 % de humedad y una temperatura de 27 °C durante 9 h indican que los valores de absorción de humedad de los electrodos E7018 convencionales y nanotratados durante la exposición son 0,67 % en peso y 0,03 % en peso. , respectivamente. Si bien reducir el tamaño de los poros en la superficie de la cubierta del electrodo puede mejorar hasta cierto punto la resistencia a la absorción de humedad, se ha identificado que cambiar el comportamiento de humectación de la superficie de la cubierta del electrodo de hidrofílico a hidrofóbico mediante el recubrimiento de nanosílice es el mecanismo más eficaz que contribuye a mejorar la resistencia a la absorción de humedad de la cubierta del electrodo tratada con nanosílice. Los resultados indican que este enfoque no tiene ningún efecto perjudicial sobre el análisis químico y las propiedades de tracción del metal de soldadura. Esta simple modificación de la cubierta de electrodos se puede aplicar generalmente a una amplia gama de tipos de cubiertas de electrodos para producir electrodos hidrófobos y resistentes a la humedad.

La soldadura por arco metálico protegido (SMAW) es una tecnología de fabricación muy versátil que desempeña un papel vital en diversas aplicaciones industriales, incluida la construcción de edificios, puentes, tuberías, recipientes a presión, barcos, estructuras marinas y estructuras marinas sumergidas1,2,3. 4,5,6. Si bien SMAW se puede utilizar para soldar materiales no ferrosos, es particularmente adecuado para soldar materiales ferrosos, como hierro fundido, acero y acero inoxidable. Su capacidad para producir soldaduras de alta calidad en condiciones difíciles lo ha convertido en una opción popular en una amplia gama de industrias. Sin embargo, como está bien documentado en la literatura7,8, la presencia de hidrógeno en la zona de fusión durante la soldadura de aceros puede ser peligrosa ya que provoca fenómenos de agrietamiento en frío tanto en la zona afectada por el calor como en la zona de fusión, que son responsables de las pérdidas de vida y propiedad debido a falla catastrófica de estructura de acero soldada. El agrietamiento en frío inducido por hidrógeno es un problema importante de soldabilidad asociado con los aceros de alta resistencia9,10,11. Por lo tanto, la creciente demanda de aceros de alta resistencia ha llevado a una mayor necesidad de tecnologías de soldadura con bajo contenido de hidrógeno para mitigar el riesgo de agrietamiento en frío.

Se ha identificado que la fuente principal de hidrógeno en el metal de soldadura son los productos de descomposición del recubrimiento del electrodo en SMAW. La descomposición de la cubierta básica del electrodo que contiene CaCO3 produce una protección gaseosa con bajo contenido de H28. Por lo tanto, el uso de un recubrimiento básico de electrodos es el enfoque clave para reducir el riesgo de agrietamiento en frío durante la soldadura de aceros de alta resistencia. Aunque la cubierta básica del electrodo es un consumible de soldadura con bajo contenido de hidrógeno, es susceptible a la acumulación de humedad cuando se expone a la atmósfera12. Se ha identificado que la fuente principal de hidrógeno en SMAW es la humedad de la cubierta del electrodo. Además de su efecto perjudicial sobre el agrietamiento de la soldadura, la captación de humedad puede degradar la calidad de la soldadura al promover la formación de porosidad subsuperficial, lo que requiere inspección con rayos X o pruebas destructivas. Además, una humedad elevada puede provocar una superficie de soldadura rugosa13. Por lo tanto, controlar el contenido de humedad de la cubierta básica del electrodo es clave para obtener soldaduras por arco de alta calidad. Requiere métodos cuidadosos de manipulación y almacenamiento para evitar la absorción de humedad, así como hornear los electrodos a una temperatura en el rango de 340 a 400 °C14. Como resultado, estos electrodos sólo pueden exponerse a las condiciones ambientales durante un tiempo limitado antes de que el fundente absorba la humedad del aire y tenga que hornearse nuevamente para reducir el contenido de humedad. Sin embargo, un almacenamiento y un tratamiento de horneado adecuados son soluciones costosas. Por lo tanto, los electrodos recubiertos con alta resistencia a la reabsorción de humedad están diseñados para controlar el contenido de hidrógeno del metal de soldadura.

Según AWS A5.115, los llamados electrodos con recubrimiento básico resistentes a la humedad, que se designan agregando la letra "R" después del número de clasificación de cuatro dígitos, deben tener un contenido de humedad después de al menos 9 h de exposición. a un ambiente de 27 °C y 80 % de humedad relativa que no sea superior al 0,4 % en peso. Los electrodos básicos resistentes a la humedad se desarrollan basándose en la granulometría optimizada del ingrediente del fundente de recubrimiento, el sistema aglutinante recientemente desarrollado y el procedimiento correcto utilizado para eliminar casi toda la cantidad de humedad del fundente16. Modificar el sistema fundente-aglutinante no sólo puede afectar el comportamiento fisicoquímico y termofísico de la escoria17,18, sino que también puede modificar la resistencia a la absorción de humedad del recubrimiento. Por ejemplo, Barringer y Eagar19 patentaron un sistema aglutinante de fundente de soldadura basado en un compuesto organometálico hidrolizado y polimerizado utilizando un método sol-gel. Aunque no demostraron la capacidad de absorción de humedad del recubrimiento del electrodo, informaron que el aglutinante y el fundente de soldadura resultantes no son higroscópicos. Sin embargo, el sistema fundente-aglutinante descrito por Barringer y Eagar19 requiere altas temperaturas (p. ej., 750–800 °C) para fijar el aglutinante.

Crockett20 y Dallam y Karogal21 demostraron que la incorporación de nano SiO2 coloidal en el sistema aglutinante puede reducir la captación de humedad higroscópica de la cubierta del electrodo. La capacidad de absorción de humedad puede ser muy baja (0,02–0,04% en peso después de 24 h de exposición a un ambiente húmedo con 80% de humedad y una temperatura de 27 °C) en electrodos cubiertos con aglutinantes que contienen nanosílice. Fattahi et al.22 demostraron que aumentar el contenido de nanosílice coloidal del sistema aglutinante de 0 a 30% en peso reduce el hidrógeno difusible del metal de soldadura de aproximadamente 8 ml/100 g a menos de 4 ml/100 g. Sin embargo, el sistema aglutinante/fundente requiere un largo proceso de secado a alta temperatura. Vaz et al.23 produjeron un nuevo sistema aglutinante en el que los aglutinantes habituales (silicatos de potasio y sodio) fueron reemplazados por polímeros. Demostraron que este enfoque puede producir un electrodo cubierto impermeable con bajo contenido de hidrógeno (es decir, menos de 4 ml/100 g). Es de destacar que, en general, las modificaciones basadas en aglutinantes en el revestimiento de los electrodos son enfoques costosos. Tomków et al.24 demostraron que la aplicación de un revestimiento impermeable de cera de parafina a la superficie del electrodo logra reducir en un 35% el contenido de hidrógeno difusible en el metal de soldadura durante la soldadura bajo el agua.

Con la creciente utilización de aceros avanzados de alta resistencia en aplicaciones de ingeniería, existe la necesidad de desarrollar alternativas de bajo costo para producir electrodos resistentes a la humedad. Uno de los principales mecanismos de captación de humedad durante la exposición es la absorción física de moléculas de agua a través de los poros de la superficie del recubrimiento. Por lo tanto, producir una capa de barrera de absorción en la superficie del recubrimiento puede ser un enfoque eficaz para controlar la captación de humedad durante la exposición ambiental. Además, la presencia de especies higroscópicas (como la cal) en la cubierta del electrodo puede mejorar la absorción de humedad. Por lo tanto, producir una capa de barrera de absorción hidrófoba en la superficie del recubrimiento puede ser un enfoque práctico para controlar la captación de humedad durante la exposición ambiental.

En este trabajo, mostramos la efectividad de este enfoque mediante la aplicación de una capa hidrófoba nanoestructurada sobre la superficie de un electrodo de soldadura con una cubierta básica. Elegimos un recubrimiento de nanosílice debido a sus características específicas: (i) las nanopartículas de SiO2 pueden exhibir características hidrofóbicas25, (ii) el SiO2 es insoluble en agua y (iii) el SiO2 no es costoso. Para mejorar la resistencia a la absorción de humedad, aplicamos un recubrimiento de nanosílice en la superficie de la cubierta del electrodo E7018 utilizando un método simple de recubrimiento por inmersión. Investigamos el efecto de este enfoque tratado con nanotecnología sobre la capacidad de absorción de humedad de la cubierta del electrodo.

El electrodo de soldadura básico E7018, uno de los electrodos SMAW más utilizados, se utilizó como electrodo base y se recibió en una caja de cartón. Para garantizar la coherencia en los niveles de humedad, los electrodos se secaron primero a 350 °C durante 2 h. En esta investigación, se utilizó una técnica de recubrimiento por inmersión para producir una fina película de SiO2 en la superficie de la cubierta del electrodo E7018. Por lo tanto, se preparó un sol de nanosílice coloidal acuoso estable (es decir, una suspensión de nanopartículas de dióxido de silicio en agua). Para producir una solución de nanosílice coloidal estable, se debe controlar el tamaño de las nanopartículas, que afecta la gravedad de las partículas, y el pH de la solución, que determina la carga superficial de las partículas. Los experimentos iniciales demostraron que el uso de nanopartículas de más de 40 nm provocaba la sedimentación de las nanopartículas en la nanosolución. Por lo tanto, la suspensión se preparó agregando directamente la cantidad requerida de nanopartículas de SiO2 de 20 a 40 nm, que comprendían entre un 25 y un 30% en peso en agua destilada. Se ha demostrado que aumentar el pH puede cambiar la naturaleza de las fuerzas entre las nanopartículas de dominante atractiva a dominante repulsiva, lo que da como resultado una solución coloidal estable sin aglomeración de nanopartículas26. El pH de la solución se ajustó agregando Na2O a la solución mediante \({\text{Na}}_{2} {\text{O}} + {\text{ H}}_{2} {\text{ O}} \to {\text{NaOH}}\) reacción. La cantidad de Na2O se eligió para producir una solución con un pH en el rango de 10 a 11. Este rango de pH aseguró la formación de una solución de nanosílice coloidal transparente y estable. La composición de la solución de nanosílice coloidal estable producida se muestra en la Tabla 1.

Para producir una cubierta de electrodo nanotratada, se utilizó el proceso de recubrimiento por inmersión. Esto implicó sumergir un electrodo E7018 presecado en una solución de nanosílice coloidal estable durante un período de 10 segundos, después de lo cual el electrodo nanotratado se secó a 200 °C durante 1 h. El tiempo de inmersión fue suficiente para producir una película delgada uniforme sobre la superficie del electrodo. El tiempo y la temperatura de horneado se eligieron para garantizar la evaporación completa del solvente, permitiendo que el recubrimiento se solidifique y se adhiera al objeto de manera efectiva.

El contenido de humedad del electrodo convencional y nanotratado fue un parámetro crítico que se midió en este estudio para evaluar la efectividad del recubrimiento de nanosílice para reducir la absorción de humedad. El análisis de humedad se realizó con base en la pérdida de peso, siguiendo los lineamientos de la norma AWS 5.1, luego de exponer el recubrimiento de electrodos a un ambiente con 80% de humedad por un período de 9 h. Este procedimiento de prueba se repitió tres veces para cada tipo de electrodo para garantizar la precisión y confiabilidad de los resultados.

Para comprender mejor el efecto del recubrimiento de nanosílice en la superficie del electrodo, se examinó la morfología de la superficie de los electrodos tratados y no tratados mediante microscopía electrónica de barrido de emisión de campo (FESEM). Además, la humectabilidad con agua de las superficies que cubren los electrodos convencionales y nanotratadas se midió utilizando la técnica de la gota sésil. La humectabilidad del agua es un parámetro esencial para evaluar la resistencia a la absorción de humedad, ya que refleja la capacidad de la superficie del electrodo para repeler las gotas de agua. Para esta prueba, se colocó una gota de agua de 3 µl sobre la superficie del electrodo y se tomó una imagen en el momento en que la gota se volvió estable. La forma de las gotas de agua y los ángulos de contacto izquierdo y derecho del agua se determinaron con un sistema óptico de medición de ángulos de contacto y análisis de contornos del OCA 100 (DataPhysics Instruments, Filderstadt, Alemania) a temperatura ambiente. El ángulo de contacto es el ángulo formado en la intersección de la gota de agua y la superficie del electrodo. Específicamente, los ángulos de contacto derecho e izquierdo son los ángulos tangentes en las intersecciones del contorno de la gota de agua y la línea base, que es el punto de contacto entre la gota de agua y el sustrato. Estos ángulos proporcionan una medida cuantitativa de las propiedades humectantes de la superficie del electrodo, y los ángulos de contacto más altos indican una mayor repelencia al agua. El ángulo de contacto se midió al menos 15 veces para cada tipo de electrodo utilizando un método automático de OCA 100, lo que proporciona una medición confiable y precisa del ángulo de mojado.

Para evaluar el efecto del recubrimiento de nanosílice en la composición y propiedades del metal de soldadura, se realizaron experimentos de soldadura por arco metálico protegido (SMAW) utilizando electrodos E7018 convencionales y nanotratados en placas de acero al carbono ST37 de 15 mm de espesor. Las placas primero se cortaron y mecanizaron para crear una configuración de junta a tope con ranura en V doble con un ángulo de ranura de 60 grados. Se utilizaron tres pasadas para rellenar cada lado de la junta y la junta también se soldó por detrás. Los experimentos de soldadura fueron realizados por un soldador experto para evaluar la facilidad de soldadura utilizando el electrodo nanotratado, y se descubrió que el inicio y la estabilidad del arco no se vieron afectados por la presencia del recubrimiento de nanosílice. La composición química del metal de soldadura se determinó mediante espectrometría de emisión de chispas. Para investigar el efecto del recubrimiento de nanosílice en las propiedades de las juntas, se mecanizaron muestras de prueba de tracción transversales y todas las muestras longitudinales de metal de soldadura a partir del cupón de soldadura de acuerdo con el estándar AWS B4.0/B4.0M:200027. En el caso del ensayo de tracción transversal, se determinaron la resistencia a la tracción y la ubicación de la falla, mientras que en el caso del ensayo de tracción de todo el metal de soldadura, se midieron el límite elástico, la resistencia a la tracción y el alargamiento total del metal de soldadura.

El contenido de humedad de los electrodos convencionales y nanotratados se midió antes y después de la exposición a un ambiente húmedo con un 80% de humedad y una temperatura de 27 °C durante 9 h.

Electrodo convencional: el contenido de humedad inicial de los electrodos convencionales (es decir, antes de la exposición a un ambiente húmedo), medido después del secado a 350 °C durante 2 h, fue de aproximadamente 0,15% en peso. Luego se midió el contenido de humedad expuesto de los electrodos convencionales no tratados después de la exposición al ambiente húmedo. El contenido de humedad promedio expuesto de los electrodos de soldadura convencionales E7018 fue de 0,82% en peso. Los resultados de la medición de humedad antes y después de la exposición indican que la absorción de humedad de los electrodos E7018 convencionales durante la exposición fue del 0,67% en peso.

Electrodos nanotratados: el contenido de humedad inicial de los electrodos se midió justo después del paso final del proceso de recubrimiento, que implicó el secado a 200 °C durante 1 h. El contenido de humedad promedio fue 0,16% en peso. El contenido de humedad expuesto de los electrodos nanotratados también se midió justo después del paso final del proceso de recubrimiento. Luego, la cubierta del electrodo se expuso al ambiente húmedo durante 9 h. El contenido de humedad expuesto de los electrodos de soldadura E7018 nanotratados fue del 0,19% en peso. La Figura 1 compara el contenido de humedad promedio expuesto de los electrodos de soldadura E7018 convencionales y nanotratados después de la prueba de absorción de humedad. La humedad expuesta en el electrodo nanotratado disminuyó un 76% en comparación con el electrodo convencional no tratado. El contenido de humedad promedio medido del E7018 nanotratado, que fue del 0,19 % en peso, es mucho menor que el contenido de humedad máximo permitido de los electrodos E7018M resistentes a la humedad, que es del 0,4 % en peso como se especifica en AWS A5.1. Los resultados de la medición de humedad antes y después de la exposición indican que la absorción de humedad de los electrodos E7018 nanotratados durante la exposición fue del 0,03% en peso. Esto confirma la eficacia del recubrimiento de nano-SiO2 para reducir la absorción de humedad. Este enfoque puede cambiar las recomendaciones actuales para hornear electrodos antes de la práctica de soldadura.

Contenido de humedad de la cubierta del electrodo E7018 después de la exposición: cubierta de electrodo recubierta de sílice convencional versus nanotratada. También se muestra el contenido de humedad máximo permitido del electrodo E7018M resistente a la humedad basado en AWS D5.1. Las barras de error representan la desviación estándar de los datos.

Para investigar las razones detrás de la resistencia mejorada a la absorción de humedad de la cubierta de electrodo recubierta de nanosílice, se examinaron las características de la superficie de los electrodos no tratados y nanotratados. La Figura 2A-B muestra los espectros FESEM-EDS de las superficies de los electrodos convencionales y nanotratados, respectivamente. El pico de Ca y Si en el electrodo E7018 convencional se debe a la presencia de una gran cantidad de CaCO3, CaF2 y SiO2 en su composición básica que cubre el electrodo. Sin embargo, el espectro FESEM-EDS del electrodo nanotratado mostró un pico de Si de muy alta intensidad, lo que confirma la formación de una fina capa de nanosílice en la cubierta del electrodo. La Figura 3 muestra la morfología de la superficie del electrodo E7018 convencional y del electrodo E7018 recubierto de sílice nanotratado. Según las figuras 3A a D, los huecos de la superficie del electrodo nanotratado son más pequeños que los del electrodo convencional. Según la Fig. 3E – F, es evidente la presencia de una matriz casi cerrada de partículas de tamaño nanométrico en la superficie de la cubierta del electrodo nanotratado. El tamaño de las nanopartículas está en el rango de 20 a 40 nm, correspondiente al tamaño de las nanopartículas en una solución de nanosílice coloidal. La presencia de partículas de tamaño nanométrico puede llenar la porosidad/los huecos de la superficie de la cubierta de electrodo y, por lo tanto, mejorar las características antiabsorción de la cubierta de electrodo nanotratada.

Espectros EDS-FESEM para la superficie del electrodo cubierto en (A) cubierta de electrodo convencional no tratada y (B) cubierta de electrodo recubierta de sílice nanotratada.

Morfología de la superficie del electrodo: (A y C) electrodo convencional no tratado, (B, D – F) electrodo recubierto de sílice nanotratado.

Según la teoría de Lucas-Washburn28 para la absorción de fluidos en medios porosos, el volumen total de líquido absorbido por unidad de área está relacionado con el número y tamaño de los poros. Por tanto, aumentar el tamaño y el número de poros aumenta la absorción de líquidos. En consecuencia, se cree que la aplicación del recubrimiento de nanosílice sobre la superficie de la cubierta del electrodo, que reduce el tamaño de los poros/huecos, puede desacelerar la absorción de agua a través de los poros. Sin embargo, este mecanismo no puede contribuir en gran medida a la reducción observada en la absorción de humedad. De hecho, el papel más crucial del recubrimiento de nanosílice es su efecto sobre el comportamiento de humectación de la superficie.

Generalmente, disminuir la humectabilidad de la superficie puede desalentar la absorción de agua29. Por lo tanto, un enfoque eficaz para mejorar la resistencia a la absorción de humedad es producir una superficie hidrófoba. En este estudio, comparamos el comportamiento de humectación de electrodos convencionales y nanotratados.

La Figura 4 compara los perfiles de las gotas de agua en la superficie de los electrodos convencionales y nanotratados, lo que demuestra las características hidrofóbicas del electrodo E7018 recubierto de nanosílice. La Figura 5 muestra los resultados de varias mediciones de ángulos de contacto. Como se muestra, el ángulo de contacto promedio para el electrodo convencional no tratado es de 61°, lo que indica un comportamiento hidrófilo. Sin embargo, el ángulo de contacto promedio para el electrodo recubierto de SiO2 nanotratado es de 105°, lo que indica un comportamiento hidrófobo. La naturaleza hidrofóbica de la superficie del electrodo nanotratado se puede atribuir a la naturaleza hidrofóbica de las nanopartículas de SiO2. La transformación del comportamiento de humectación de la superficie que cubre el electrodo de hidrófilo a hidrófobo usando una película delgada de nanopartículas de SiO2 también puede contribuir a la menor capacidad de absorción de humedad de la cubierta de electrodo nanotratada.

Perfil de gota de agua en la superficie de (A) cubierta de electrodo convencional no tratada y (B) cubierta de electrodo recubierta de sílice nanotratada.

Ángulo de contacto del agua izquierdo (L) y derecho (R) en la superficie de la cubierta de electrodo convencional recubierta de sílice nanotratada y no tratada. Las barras de error representan la desviación estándar de los datos.

Vale la pena señalar que la presencia de una fina película de nanosílice en la superficie de la cubierta del electrodo no afecta la composición del metal de soldadura. La Tabla 2 muestra la composición química del metal de soldadura producido utilizando electrodos E7018 recubiertos de sílice convencionales y nanotratados, lo que indica que el recubrimiento de nanosílice en la cubierta del electrodo no afectó la composición química del metal de soldadura. Por lo tanto, se espera que el recubrimiento de nanosílice no tenga un efecto perjudicial sobre la microestructura y las propiedades mecánicas del metal de soldadura. Además, las pruebas de tracción transversal de las muestras soldadas utilizando electrodos nanotratados mostraron que la ubicación de la falla de las muestras soldadas estaba en el metal base y la resistencia promedio de la unión fue de 395 MPa, lo que equivale a la resistencia a la tracción del metal base ST37. Esto demuestra que la presencia de un recubrimiento de nanosílice en la superficie de la cubierta del electrodo no tiene ningún efecto perjudicial sobre las propiedades de la unión.

Para explorar más a fondo el efecto del recubrimiento de nanosílice en el rendimiento de la soldadura, investigamos las propiedades de tracción del metal de soldadura. La Tabla 3 muestra las propiedades de tracción del metal de soldadura producido utilizando electrodos E7018 convencionales no tratados y nanotratados. Según la Tabla 3, las propiedades de tracción del E7018 convencional y del E7018 nanotratado en términos de límite elástico, resistencia a la tracción y alargamiento son las mismas y cumplen con los requisitos mínimos de la prueba de tracción para E7018 y E7018M.

La rentabilidad del enfoque de recubrimiento de nanosílice para mejorar la resistencia a la absorción de humedad depende del costo de los materiales de recubrimiento, el proceso de recubrimiento y los ahorros potenciales derivados de la reducción del precalentamiento y horneado antes de soldar. Los materiales de recubrimiento son económicos ya que utilizan abundantes partículas de sílice de tamaño nanométrico. El proceso de recubrimiento por inmersión es simple, fácil y rentable. Además, a diferencia de los enfoques basados ​​en la modificación del sistema fundente/aglutinante que generalmente requiere un proceso de secado largo y a alta temperatura, el recubrimiento de nanosílice del electrodo SMAW convencional que cubre poco requiere un proceso de secado corto y a baja temperatura después del recubrimiento para permitir partículas de sílice se adhieran a la cubierta del electrodo. La reducción de las necesidades de precalentamiento y horneado puede proporcionar importantes ahorros de costos, especialmente para operaciones de soldadura a gran escala. Por lo tanto, el enfoque del recubrimiento de nanosílice es una solución rentable que puede reducir los costos generales y mejorar la productividad.

Controlar la absorción de humedad en la cubierta básica del electrodo es crucial para producir soldaduras de alta calidad, libres de porosidad y con mayor resistencia al agrietamiento por hidrógeno. En este trabajo, se utilizó un enfoque basado en nanotecnología sencillo y rentable para mejorar la resistencia a la humedad de la cubierta del electrodo E7018. Al aplicar una fina película de recubrimiento de nanosílice sobre la superficie de la cubierta del electrodo, la absorción de humedad del electrodo se redujo significativamente en comparación con la del electrodo E7018 convencional. Si bien el recubrimiento de nanosílice puede reducir la fracción de volumen de los poros existentes en la superficie de la cubierta del electrodo, la conversión de la superficie de la cubierta del electrodo de naturaleza hidrofílica a hidrofóbica es el factor más crítico que contribuye a las características de resistencia a la humedad del electrodo. -cubierta. Los resultados mostraron que el uso de un recubrimiento de nanosílice en la superficie del recubrimiento del electrodo no tuvo un efecto perjudicial sobre el análisis químico y las propiedades de tracción del metal de soldadura. Este trabajo destaca el potencial de los tratamientos basados ​​en nanotecnología para mejorar el rendimiento de los consumibles de soldadura. El uso de recubrimiento de nanosílice en electrodos de soldadura podría reducir potencialmente la necesidad de hornear antes de soldar, lo que puede ahorrar tiempo y energía al tiempo que mejora la facilidad y conveniencia de las operaciones de soldadura. Estos hallazgos podrían tener implicaciones significativas para las industrias de fabricación y construcción, donde las soldaduras confiables y de alta calidad son cruciales.

Los conjuntos de datos utilizados y/o analizados durante el presente estudio están disponibles del autor correspondiente previa solicitud razonable.

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Departamento de Ingeniería Textil y de Materiales, Facultad de Ingeniería, Universidad Razi, Kermanshah, Irán

Mohammadreza Pasandeh

Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales, Universidad Tecnológica de Sharif, Teherán, 11365-9466, Irán

Majid Pouranvari

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MR concibió la idea y realizó los experimentos. MP caracterizó las muestras, supervisó el trabajo y escribió el manuscrito con aportaciones de todos los autores.

Correspondencia a Majid Pouranvari.

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Reimpresiones y permisos

Pasandeh, M., Pouranvari, M. El tratamiento con nanosílice permite electrodos cubiertos de soldadura por arco hidrófobo resistentes a la humedad. Informe científico 13, 9892 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-37164-3

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Recibido: 13 de abril de 2023

Aceptado: 16 de junio de 2023

Publicado: 19 de junio de 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-37164-3

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