Nitruración y Recubrimientos sobre Aceros Inoxidables

NITRURACIÓN Y RECUBRIMIENTOS
SOBRE ACEROS INOXIDABLES:
UNA EXPERIENCIA DE
COLABORACIÓN
UNIVERSIDAD-INDUSTRIA
Sonia P. Brühl
Argentina
La Playa
Concepción del Uruguay
Buenos Aires
750 km
La Basílica
Mar del Plata
Concepción del Uruguay
Entre Ríos
La Facultad
INTRODUCCIÓN
Aceros Inoxidables
 Nitruración Iónica
 Recubrimientos
 Desgaste y Corrosión

Objetivo:
Mediante un convenio Universidad-Empresa, investigar
procesos superficiales asistidos por plasma como nitruración
y recubrimientos y diseñar equipos que puedan ser
construidos en el país con tecnología propia y servir a la
industria nacional.
TRABAJO EN CONJUNTO

Grupo de Ingeniería de Superficies – UTN – FRCU
Nitruración, ensayos de desgaste, de corrosión cualitativos.

IONAR S.A. Amado Cabo
Nitruración en un equipo industrial - Diseño de nuevo equipamiento

Instituto de Física del Plasma (UBA-CONICET)
Adriana Márquez
Recubrimientos PVD por arco catódico

División Corrosión – INTEMA (CONICET-UNMdP)
Silvia Simison
Corrosión Electroquímica, caracterización.
MATERIALES Y PROCESOS
NITRURACIÓN IÓNICA DE ACEROS



AISI 316L
PH: Corrax y PH X Supra
AISI 420
RECUBRIMIENTOS PVD


TiN por arco catódico
con o sin implantación (PBII&D)
RECUBRIMIENTOS CVD


a-H:DLC
Oxinitruros de Ti y Si
ACERO INOXIDABLE 316L
NITRURADO Y RECUBIERTO
Prob.
Dureza HV
Técnica
P
230 ± 10
HV 50 g
N
590 ± 20
HV 50 g
R
1160 ± 90
Nanoind. 2 mN
D
1080 ± 80
Nanoind. 2 mN
SEM Rec.
PVD TiN
3000

TiN I&D
2500
316L patron

 TiN
 austenita
 Cr2O3



1500




cuentas (u.a.)
2000



1000
DRX
SEM-FIB Rec. PVD TiN
35
40
45
50
2 (grados)
55
60
65
CORROSIÓN
Ensayo en cámara de niebla salina, 100 hs
Patrón
Recubierta
Nitrurada
Duplex
CORROSIÓN
Efecto sobre la corrosión del pre-tratamiento
de nitruración
RECUBRIMIENTOS
CVD SiNX SOBRE CORRAX (PH)
Ensayos
de Fretting
Recubierta SiNx
Perfil WLI, sólo recubierta
Duplex, Nit.+ SiNx
Perfil WLI, duplex
ADHESIÓN
Indentación
Rockwell C
Recubierta SiNx
Duplex, Nit.+ SiNx
Scratch test
Recubierta SiNx
Duplex, Nit.+ SiNx
CORROSIÓN
Comparación con Corrax nitrurado
en dos condiciones: 25% (1) y 25% (2)de N2
|Ebk – Ecorr|
Corrax: 0,27 V
Nitr. 1: --Nitr. 2: 0,07 V
0,2
Non nitrided
0,1
Potential E [Volts]
Polarización
Potenciodinámica
cíclica. Vuelta
a J = 200 mA/cm2
(E200)
0,0
-0,1
-0,2
Nitrided 1
-0,3
-0,4
Nitrided 2
-0,5
1E-8
1E-7
1E-6
1E-5
1E-4
2
Current Density J [A/cm ]
1E-3
CORROSIÓN
Recubrimiento
a-SiNx:H
0,2
Sin nitruración
previa
non nitrided
Potential E [Volts]
|Ebk – Ecorr|
0,1
0,0
-0,1
-0,2
coated
-0,3
Corrax: 0,27 V
Sólo rec.: 0,21 V
-0,4
1E-10
1E-9
1E-8
1E-7
1E-6
1E-5
1E-4
2
Current Density J [A/cm ]
1E-3
0,01
CORROSIÓN
Recubrimiento
a-SiNx:H
Proceso Duplex
1,5
Duplex 2
|Ebk – Ecorr|
Nitr. 2: 0,07 V
Duplex 1: 0,28 V
Duplex 2: 1,01 V
Potential E [Volts]
1,0
0,5
Duplex 1
0,0
-0,5
-1,0
1E-10 1E-9
Nitr 2
1E-8
1E-7
1E-6
1E-5
1E-4
1E-3
2
Current Density J [A/cm ]
0,01
0,1
1
DISCUSIÓN
Interacciones Plasma - Superficie
Especies del Plasma
Procesos en el plasma
Parámetros óptimos
del proceso
Formación de films
Fenómenos de interfase
Procesos de difusión
CONCLUSIÓN
Mecanismos de corrosión y desgaste en
capas finas o películas delgadas
Diseñar la protección
adecuada
METAS
Continuar la cooperación, seguir avanzando en
el conocimiento, aplicable a soluciones
tecnológicas, en las áreas:
 Procesos combinados asistidos por plasma
 Ensayos de materiales (estructura, mecánicos, corrosión)
 Diagnósticos de plasma en equipos CVD y termoquímicos
 Diseño de nuevos recubrimientos: DLC soft, oxinitruros..
 Aplicaciones a industrias específicas: petróleo, alimenticia,
instrumental médico, biomateriales.
AGRADECIMIENTOS

Grupo GIS: Ings. R. Charadia, J. Cimetta, N. García. Tesistas
Lics. Eugenia Dalibón y Laura Vaca. Becarios alumnos

INTEMA: Tesista Ing. Lisandro Escalada

INFIP: Tesista Mariana Fazio

Lab. Plasma UTN Fac. Reg. Haedo

SEM, CNEA – CAC

WLI y FIB, Univ. Saarland, Alemania

Financiación UTN, UNMdP, ANPCyT (PICTs y FONTAR)
¡Gracias!
Nuestro sitio web:
http://www.frcu.utn.edu.ar/investigacion/gis.html
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