Corrosión por anticavitación de CoCrFeNiAlx aplicado por láser sobre la superficie de TC4

Protegiendo los barcos del martillazo invisible del agua

Los buques y las instalaciones marítimas modernas afrontan constantemente una amenaza oculta: pequeñas burbujas en agua de alta velocidad que golpean el metal como martillos microscópicos. Este proceso, llamado cavitación, puede desgastar hélices, bombas y piezas del casco, especialmente en agua salada, donde la corrosión química se suma al ataque mecánico. Este estudio explora un nuevo tipo de recubrimiento protector hecho con aleaciones «de alta entropía» y muestra cómo un ajuste fino de un componente —el aluminio— puede mejorar de forma notable la vida útil de un componente naval.

Por qué las burbujas pueden romper el metal

Cuando el agua fluye rápidamente alrededor del casco o la hélice de un barco, la presión local puede caer tanto que se forman burbujas de vapor que colapsan a fracciones de milímetro de la superficie metálica. Cada colapso genera una onda de choque y un chorro de agua de alta velocidad que golpean el metal a centenas de metros por segundo. En agua de mar, las sales disueltas convierten este desgaste puramente mecánico en un golpe doble: la superficie se tensa, aparecen pequeñas grietas y picaduras, y la corrosión impulsada por las sales ataca esos puntos débiles, haciendo que el daño avance más rápido y en mayor profundidad. Incluso aleaciones de titanio resistentes como TC4, comunes en equipos marinos, pueden desarrollar superficies rugosas en forma de panal y perder material rápidamente bajo este asalto combinado.

Nuevos recubrimientos multimetálicos para superficies más resistentes

Para combatir este problema, los investigadores desarrollaron recubrimientos basados en aleaciones de alta entropía CoCrFeNiAlx, que mezclan cinco metales en cantidades aproximadamente similares en lugar de apoyarse en un elemento principal como ocurre en el acero. Depositaron estos recubrimientos sobre el titanio TC4 mediante soldeo láser por aportación (laser cladding), un proceso que funde una fina capa superficial y fusiona polvo metálico para formar una capa densa y adherida de unos 700 micrómetros de espesor. Al aumentar gradualmente el contenido de aluminio, la estructura interna cambió desde una única fase más dúctil hacia una mezcla de fases y, finalmente, hacia una fase más dura y rígida. Esta “arquitectura” interna —cómo se organizan granos y fases— resulta crucial para resistir tanto el impacto como la corrosión.

Encontrando el punto óptimo en el contenido de aluminio

El equipo analizó luego la pérdida de masa de muestras recubiertas y sin recubrimiento expuestas a cavitación intensa, primero en agua pura y después en agua de mar artificial. También investigaron la facilidad con la que la corrosión se inicia y propaga mediante técnicas electroquímicas. Surgió un patrón claro: al aumentar el contenido de aluminio, la resistencia a la cavitación y a la corrosión mejoraba primero y luego empeoraba. Una composición etiquetada CoCrFeNiAl0.2 ofreció el mejor rendimiento global. En comparación con TC4 desnudo en agua destilada, este recubrimiento perdió solo alrededor del 5% del material tras 24 horas de cavitación. En agua de mar, donde el daño fue aproximadamente 100 veces mayor en general, el recubrimiento optimizado aún superó de forma dramática al titanio, mostrando las picaduras más superficiales y la superficie más lisa.

Cómo responde el recubrimiento al ataque

Imágenes microscópicas y mediciones de dureza revelaron por qué esta formulación en particular funciona tan bien. Su estructura interna mixta equilibra resistencia y plasticidad: es lo bastante resistente para oponerse a las indentaciones por los impactos de las burbujas, pero aún puede deformarse ligeramente y absorber energía en lugar de agrietarse. Bajo colapsos repetidos de burbujas, la capa superior de granos se vuelve más fina y densa, lo que en realidad endurece aún más la superficie. Al mismo tiempo, el aluminio y el cromo del recubrimiento reaccionan con el oxígeno para formar una película delgada y compacta de óxidos de Al₂O₃ y Cr₂O₃. Esta película actúa como una armadura que se forma por sí misma, ralentizando la corrosión y ayudando a bloquear el crecimiento de picaduras y grietas. Sin embargo, cuando el aluminio se eleva demasiado, el recubrimiento queda dominado por una fase más rígida que pierde plasticidad, por lo que ya no amortigua los impactos y empieza a sufrir daños más profundos y frágiles.

Qué significa esto para barcos y equipos offshore

Al ajustar cuidadosamente un solo elemento en un recubrimiento multimetálico, los autores demuestran que es posible extender de forma significativa la vida útil de componentes de titanio que operan en agua de mar agresiva. El recubrimiento CoCrFeNiAl0.2 combina una estructura interna favorable con una piel protectora de óxidos, limitando tanto el desgaste mecánico por cavitación como el ataque químico de las sales. Para constructores navales, diseñadores de turbinas e ingenieros offshore, este trabajo apunta hacia recubrimientos que no solo resisten el embate constante del océano sino que también frenan la corrosión oculta que le sigue. En términos prácticos, eso significa equipos más seguros, menos reparaciones y un uso más eficiente de materiales y energía a lo largo de la vida útil de una embarcación.

Cita: Gao, PH., Liu, J., Chen, BY. et al. Anti-cavitation corrosion of laser-cladded CoCrFeNiAl_x on TC4 surface. npj Mater Degrad 10, 46 (2026). https://doi.org/10.1038/s41529-026-00758-z

Palabras clave: erosión por cavitación, corrosión marina, aleaciones de alta entropía, revestimientos protectores, aleaciones de titanio