Resistencia al desgaste y a la corrosión de un recubrimiento de nitruro de titanio obtenido por la técnica de deposición física en estado de vapor.

Abstract

El siguiente trabajo se realizó con el fin de determinar la resistencia al desgaste y a la corrosión de un recubrimiento duro de TiN depositado en un acero inoxidable austenítico AISI 316L, obtenido por deposición física en fase vapor (PVD) empleando un sistema de bombardeo iónico mediante un magnetron desbalanceado de campo cerrado y un sistema de arco catódico. Para evaluar la resistencia al desgaste se utilizó el ensayo bola sobre disco y para determinar la resistencia a la corrosión el ensayo de la “gota”. Para esto, se sometieron a los ensayos recubrimientos de TiN sobre acero inoxidable 316L, con diferentes espesores, obtenidos industrialmente empleando las dos técnicas de deposición física en estado de vapor (PVD). Para determinar la resistencia al desgaste se utilizó el ensayo de desgaste deslizante bola sobre disco en el cual se sometió a ensayo las muestras recubiertas por la técnica de arco catódico. Este ensayo consistió en aplicar una carga normal de 5N y una distancia de deslizamiento de 1000 metros, en condiciones atmosféricas estándars y sin la presencia de lubricantes. En el cual se utilizaron bolas de alúmina y bolas de acero conformando los pares tribológicos acero 316L/Al2O3, acero 316L/ acero AISI 52100; TiN/Al2O3, TiN/ acero AISI 52100. Esto con el fin de obtener el coeficiente de fricción vs la distancia de deslizamiento. También, se obtuvo el volumen desgastado de las bolas aplicando la norma ASTM G99, área de desgaste, profundidad de la huella de desgaste y volumen desgastado de los discos. La caracterización morfológica de los recubrimientos antes y después del ensayo se realizó empleando la técnica de microscopía electrónica de barrido (MEB). Al comparar los diferentes espesores de recubrimiento se determinó que los pares con bola de alúmina el desgaste era mayor por parte del disco, pero el caso de los pares con bolas de acero el desgaste era superior en las bolas de acero 52100, observandose que a mayor espesor de recubrimiento mayor era el desgaste. Así mismo, las probetas recubiertas presentaron un comportamiento ante el desgaste superior al del substrato. Para determinar la resistencia a la corrosión se utilizó el ensayo de la “gota”. Este ensayo permite realizar mediciones potenciodinámicas en la superficie de un material, empleando un área de contacto infinitamente más pequeña en comparación con el área correspondiente al ensayo estándar (ASTM G5). En este tipo de ensayo se descarta la posibilidad de corrosión por hendidura y la eventual pérdida de la capa pasiva que se pudiera formar, fenómenos que ocurren generalmente en el ensayo tradicional. A tal fin, se sometieron al ensayo recubrimientos de TiN sobre acero inoxidable 316L, con diferentes espesores, obtenidos industrialmente empleando dos técnica de deposición física en estado de vapor (PVD). Un grupo de muestras fueron obtenidas empleando la técnica de deposición de arco catódico y el otro grupo por la técnica de deposición de "magnetron sputtering". El ensayo consistió en someter un área muy reducida de las muestras (0.27 cm2) en contacto con solución de NaCl al 5%, usando como electrodo de referencia Hg/HgSO4. La caracterización morfológica de los recubrimientos antes y después del ensayo se realizó empleando la técnica de microscopía electrónica de barrido (MEB). Al comparar el comportamiento de los recubrimientos, se determinó que los producidos empleando la técnica de "magnetron sputtering" presentaron excelentes propiedades ante la corrosión a diferencia de los obtenidos empleando la técnica de arco catódico, que tuvieron un comportamiento peor que el del substrato. Como era de esperar, se observó que la resistencia a la corrosión aumenta con el espesor del recubrimiento.