Influencia del microblasting con partículas de a-Al2O3 sobre la microestructura y esfuerzos residuales de un carburo cementado recubierto con K-Al2 O3/Ti (CN)/TIN, por CVD.

Abstract

Las excelentes propiedades mecánicas que presentan los carburos cementados como resultado de una combinación única de altos valores de dureza, resistencia y niveles moderados de tenacidad a la fractura convirtieron a estos carburos en los materiales tradicionales de la industria de la herramienta de corte. Sin embargo, el incremento en las exigencias de los niveles de las operaciones de corte ha conllevado a mejorar el desempeño de las herramientas mediante la aplicación de recubrimientos cerámicos delgados, por las técnicas CVD o PVD. Los recubrimientos más comunes son carburos y nitruros (TiC, TiN), carbonitruros (TiCN) y óxidos como Al2O3. Debido a la alta estabilidad química, alta dureza y características térmicas, la Al2O3 se considera el recubrimiento ideal para aplicaciones de altas velocidades de corte. A pesar de que la técnica CVD sigue siendo hoy en día la que permite producir económicamente recubrimientos de Al2O3 de alta calidad, se generan esfuerzos de tensión debido a diferencias de coeficientes de expansión térmica entre el recubrimiento y el sustrato. Los esfuerzos residuales en películas delgadas representan un parámetro físico importante que influyen decisivamente sobre la integridad estructural y el desempeño de los diversos tipos de dispositivos. Con la finalidad de inducir esfuerzos residuales de compresión, el objetivo del presente trabajo fue el de aplicar un tratamiento de micro-granallado sobre un recubrimiento de multicapas, depositado por CVD, y evaluar los esfuerzos residuales desarrollados por el tratamiento de micro-granallado sobre el recubrimiento y superficiales de la ?-Al2O3, para luego relacionarlos con las características y microestructurales de la herramienta, y así determinar la posibilidad de inducir esfuerzos de compresión residual sobre la capa ?-Al2O3 mediante este tratamiento. El micro-granallado se realizó con una suspensión acuosa de partículas de alúmina tipo corindón, pasante malla 320, a presiones entre 0,05 a 0,3 MPA, sobre un recubrimiento de TiN/Ti(C,N)/?-Al2O3, depositado por CVD empleando carburo cementado como sustrato. La caracterización microestructural se realizó mediante ensayos de microscopía electrónica de barrido y transmisión. Las mediciones de rugosidad se determinaron mediante la técnica de interferometría óptica, mientras que el análisis de fase y esfuerzos residuales se determinaron usando la técnica de difracción de rayos X (XRD) y el método de análisis sen2?. Los resultados mostraron que el tratamiento de micro-granallado reduce la rugosidad superficial y afecta el espesor del revestimiento. Las investigaciones con MET no mostraron cambios en la microestructura de la capa más externa, la capa ?-Al2O3, mientras que el estudio por difracción de Rayos X utilizando radiación sincrotrónica indicó que la capa mas externa no es afectada por el tratamiento de micro-granallado, bajo las condiciones investigadas.