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Comparison of wear and corrosion behavior of three different nitriding methods on AISI 316L stainless steel
(2013-07-05) Dalibón Bähler, Eugenia Laura; Vaca, Laura Silvia; Brühl, Sonia Patricia; Simison, Silvia; Escalada, Lisandro; Manova, Darina; Mändl, Stephan; Neumann, Horst
In this work, AISI316L stainless steel was nitrided using three different processes: Low Energy Ion Implantation (LEII), Plasma Immersion Ion Implantation (PI3) and DC Pulsed Plasma Nitriding (DCPPN). The process temperature was chosen between 390 and 430 °C in all processes with the aim of preserving their corrosion resistance.
Comportamiento a la corrosión de acero inoxidable AISI 316L nitrurado y recubierto por plasma
(2010-11-02) Vaca, Laura Silvia; Salvarezza, Susana Angélica; Moscatelli, Mauro Nicolás; Márquez, Adriana Beatriz; Fazio, Mariana Andrea; Lutz, Johanna; Escalada, Lisandro; Brühl, Sonia Patricia;
El acero inoxidable austenítico AISI316L es un acero requerido en la industria alimenticia, química, médica, papelera, entre otras, por su excelente resistencia a la corrosión pero su baja dureza y resistencia al desgaste limita sus aplicaciones. Por ello es necesario encontrar un tratamiento de endurecimiento que sea una solución de compromiso entre propiedades mecánicas, tribológicas y resistencia a la corrosión, para aumentar la vida útil de las componentes y mejorar el rango de aplicación industrial de este material. En este trabajo se estudió una combinación entre el endurecimiento por nitruración iónica y la deposición de nitruro de titanio por un arco de plasma. Se midió el espesor de capa nitrurada y el recubrimiento con microscopía óptica y electrónica, y se analizó la estructura con difracción de RX. Se analizó la conservación de la pasivación por hisopado con solución de sulfato de cobre, la resistencia a la corrosión por picado en cámara de niebla salina así como la sensibilidad a la corrosión en bordes de grano por ataque con ácido oxálico, comparando la muestra duplex, es decir nitrurada y recubierta, con una muestra sólo nitrurada y con una sin nitrurar pero recubierta. La nitruración iónica se desarrolló a baja temperatura, 400 oC, y permitió obtener una capa nitrurada de dureza 690 HV 0,05 que se mostró pasiva al ataque con solución de sulfato de cobre y que en la micrografía reveló tener 6 micrones de espesor. El recubrimiento de TiN se obtuvo mediante un arco de 130 A sobre un blanco de titanio y en atmósfera de nitrógeno, resultando en una película de espesor alrededor de medio micrón. Las probetas recubiertas, tanto duplex como sólo recubiertas no mostraron deposición de cobre en la prueba de sulfato y en el ensayo de sensibilización por ácido oxálico, no se detectaron signos de corrosión en bordes de grano. Sin embargo sufrieron algún grado de corrosión el ensayo de niebla salina, que podría atribuirse a la no uniformidad del espesor de la película. Por el contrario, el acero nitrurado mostró algunos signos de sensibilización en bordes de grano, que denota una disminución de cromo en esos sitios, y algunos signos de corrosión general en el ensayo de niebla salina.
Comportamiento a la corrosión de un acero endurecible por precipitación nitrurado y recubierto con SiOxNy
(2013-08) Dalibón Bähler, Eugenia Laura; Moscatelli, Mauro Nicolás; Simison, Silvia; Escalada, Lisandro; Cabo, Amado; Lasorsa, Carlos; Brühl, Sonia Patricia
Los aceros inoxidables endurecibles por precipitación (PH) son utilizados en aplicaciones donde se requiere resistencia al desgaste y a la corrosión. Para mejorar las propiedades superficiales se pueden combinar tratamientos termoquímicos con la deposición de un recubrimiento duro. Se presentan los resultados del estudio del comportamiento a la corrosión y a la erosión de un recubrimiento de SiOxNy depositado sobre un acero PH nitrurado (proceso dúplex) comparándolo con el acero sólo nitrurado en dos condiciones diferentes. Se analizó la microestructura, se realizaron ensayos de erosión-corrosión, de corrosión en niebla salina y de polarización cíclica en NaCl. El recubrimiento fue de 1,4 µm de espesor y dureza de 2300 HV. En los ensayos de erosión y de corrosión, el mejor comportamiento lo tuvo la muestra dúplex (nitrurada y recubierta).Esto podría atribuirse a que la capa nitrurada resulta una buena interfaz que mejora la adhesión y aporta un buen soporte mecánico.
Contact fatigue behavior of α-Al PROOF 2 O -Ti(C,N) CVD coated WC-Co under dry and wet conditions
(2020-11-07) Sosa, D.A.; Collado Ciprés, Verónica; García, José Luis; Dalibón Bähler, Eugenia Laura; Escalada, Lisandro; Roa, Joan Josep; Soldera, Flavio; Brühl, Sonia Patricia; Llanes, L.; Simison, Silvia
The response to cycling contact fatigue load of a WC-6%Co carbide coated with a Ti(C,N)/α-Al2O3 CVD multilayer was investigated in dry and wet conditions. Imprints in dry conditions were characterized by small thin cracksformingacircumferenceatthemaximumradiioftheimprint.Thedamagedcoatingwastotallypresentin thefinalimprintofthedrytest.Wetindentationsshowcaseanareaintheimprintwherethe α-Al2O3 layerhas beenremovedthroughoutaringbutwaskeptatthecenteroftheindentation,suggestingthatthecoatingdamageundercyclingcontactloadinwetconditionsisdominatedbyα-Al2O3degradation,associatedwithafretting effectortangentialloadsacceleratingthefatigue-corrosionofthealuminalayer.
Corrosion and wear properties of plasma nitrided 316L stainless steel
(2018-09-28) Brühl, Sonia Patricia; Simison, Silvia; Escalada, Lisandro; Manova, Darina; Maendl, Stephan; Vaca, Laura Silvia; Soldera, Flavio; Guitar, María Agustina
Since 2010, in the frame of the European SUMA2 project and the binational project, the University of Saarland (Saarbrucken, Germany), the Leibniz Institute (Leipzig, Germany), INTEMA (Mar del Plata, Argentina) and the UTN-FRCU (Concepción del Uruguay, Argentina) have worked in collaboration to developed and characterize the successful nitriding of austenitic stainless steels by dierent plasma assisted techniques such as Plasma Immersion Ion Implantation (PI3), DC Pulsed Plasma Nitriding and Low Energy Ion Implantation (LEII) XRD have been performed in order to characterize the structure of the surface layers.
Corrosion behaviour of a SiOxNy coated and nitrided ph stainles steel
(Elsevier, 2015) Dalibón Bähler, Eugenia Laura; Moscatelli, Mauro Nicolás; Simison, Silvia; Escalada, Lisandro; Cabo, Amado; Lasorsa, Carlos; Brühl, Sonia Patricia
Precipitation hardening stainless steels are used in applications where wear and corrosion resistance are required. To improve the surface properties, thermochemical treatments in combination with hard coatings can be used. In this work, the corrosion behaviour of SiOxNy coatings deposited on nitrided and non-nitrided Corrax® PH stainless steel were evaluated comparing them with the behaviour of samples which were only nitrided (two different conditions of nitrogen percentage in the working gases were used). The microstructure was analyzed. Corrosion behaviour was evaluated by the Salt Spray Fog Test and cyclic potentiodynamic polarization in NaCl solution. Erosion-corrosion tests were conducted. The thickness of the coating was about 1.4 microns, and its hardness was 2300 HV. The film had better erosion and corrosion behaviour when it was deposited on the nitrided steel. This fact demonstrated that the nitrided layer results in a good interface that improves the adhesion and mechanical support.
Corrosion resistance of AISI 316L stainless steel nitrided by three different plasma assisted techniques
(2014-07-23) Manova, Darina; Mändl, Stephan; Brühl, Sonia Patricia; Escalada, Lisandro; Simison, Silvia
Plasma assisted surface modification methods have been used to nitride stainless steels in order to enhance and therefore the lifetime of industrial components. Nevertheless, the corrosion resistance is not always preserved since it is very sensitive to the process parameters, either in implantation or in thermochemical diffusion techniques. AISI 316L stainless steel was plasma nitrided using three different techniques: low energy ion implantation (LEII), plasma immersion implantation (PI3) and convencional DC pulsed plasma nitriding (DCPN). For each method sveral parameters were tested and some of them were selectedto achieve the so called S phase of about 3 um thickness and no nitrides precipitation. The nitrided layer was characterized with OM and SEM. Hardness wass assessed on the surface with Vickers indenter and 25 g load. XRD was performed to characterize The S phase and to detect other phases if present and electrochemical corrosion tests were carried out in 3.5% NaCI solution. Although the S phase thickness in the three groups of samples was comparable, hardness was not and neither wasthe corrosion resistance. The PI3 samples were he hardest with the best performance in corrosion experiments, resulting in a higher breakdown potencial and lower currents.
Corrosion resistance of AISI 316L stainless steel nitrided by three different plasma assisted techniques
(2014-07-21) Manova, Darina; Mändl, Stephan; Brühl, Sonia Patricia; Escalada, Lisandro; Simison, Silvia
Plasma assisted surface modification methods have been used to nitride stainless steels in order to enhance hardness and therefore the lifetime of industrial componentes. Nevertheless, the corrosion resistance is not always preserved since it thermochemical diffusion techniques. AISI 316L stainless steel was plsma nitrided using three different techniques: Low Energy Ion Implantation (LEII), Plasma Immersion Implantation (PI3) and conventional DC pulsed plasma nitriding (DCPN). For each method several parameters were tested and some of them were selected to achieve the so called S phase of about e um thickness and no nitrides precipitation. The nitrided layer was characterized with OM and SEM. Hardness was assessed on the surface with Vickers indenter and 25 g load. XRD was performed to characterize the S phase and to detect other phases if present and electrochemical corrosion tests were carried out in 3,5% NaCI solution. Although the S phase thickness in the three groups of samples was comparable, hardness was not and neither was the corrosion resistance. The PI3 samples were the hardest with the best performance in corrosion experiments, resulting in a higher breakdown potential and lower currents.
Efecto de las inclusiones en la morfología del ataque localizado en acero AISI 316L nitrurado con técnicas asistidas por plasma
(2013-08) Escalada, Lisandro; Brühl, Sonia Patricia; Suárez Vallejo, Sebastián; Guitar, María Agustina; Manova, Darina; Mändl, Stephan; Simison, Silvia
Los aceros inoxidables austeníticos son conocidos por su buena resistencia a la corrosión localizada. Sin embargo, su uso se ve limitado por sus pobres propiedades tribológicas. Durante los últimos años, se han implementado métodos asistidos por plasma para mejorar las propiedades superficiales de estos aceros. En este trabajo se analizan muestras de acero inoxidable AISI 316L nitrurado mediante los siguientes métodos: i) plasma sostenido por una descarga DC pulsada, ii) implantación iónica de baja energía (LEII) y iii) de alta energía (PI3). Las capas nitruradas fueron caracterizadas con XRD, microscopía óptica y SEM/EDS. La resistencia a la corrosión localizada fue analizada mediante curvas de polarización anódica cíclica en solución de NaCl 3.5%. Se relacionaron los resultados con el espesor de la capa nitrurada y con las inclusiones presentes en el metal base. El efecto de las inclusiones fue estudiado mediante FIB/SEM, y observación de la sección transversal de las muestras corroídas por microscopía óptica y electrónica.
Influence of inclusions on the corrosion attack of plasma nitrided austenitic stainless steel
(2013-09-08) Escalada, Lisandro; Brühl, Sonia Patricia; Suárez Vallejo, Sebastián; Guitar, María Agustina; Manova, Darina; Mändl, Stephan; Simison, Silvia
Austenitic stainless steels are well known for their good localized corrosion resistance. They are commonly employed in components and instruments in the food and beverage, as well as chemical, oil and medical industries. However their use in some applications is limited due to their poor tribological properties.
Mechanical and corrosion behavior of thick and soft DLC coatings
(2015-10-09) Dalibón Bähler, Eugenia Laura; Escalada, Lisandro; Simison, Silvia; Forsich, Christian; Heim, Daniel; Brühl, Sonia Patricia
In this work, the corrosion and mechanical behavior, so as the adhesion of DLC coatings are studied.
Recubrimientos duros tipo DLC depositados sobre acero inoxidable martensítico nitrurado : análisis de adhesión y resistencia a la corrosión
(2014-10-21) Brühl, Sonia Patricia; Dalibón Bähler, Eugenia Laura; Simison, Silvia; Escalada, Lisandro
Los tratamientos de modificación superficial como la nitruración permiten mejorar las propiedades tribológicas del acero AISI 420 pero afectan la resistencia a la corrosión. Los recubrimientos tipo DLC (“Diamond Like Carbon”) se caracterizan por tener bajo coeficiente de fricción, buena resistencia mecánica y a la corrosión. En este trabajo se estudió el comportamiento a la corrosión y la adhesión del recubrimiento DLC tipo hard depositado por PACVD sobre el acero AISI 420 templado y revenido, y nitrurado (tratamiento dúplex). Se analizaron los recubrimientos por espectroscopía Raman y por EDS. Se analizó la microestructura por SEM-FIB y DRX. Se evaluó la adhesión por Scratch test y por Indentación Rockwell C. Se realizaron ensayos de inmersión en niebla salina y ensayos electroquímicos en solución de NaCl. Los recubrimientos resultaron de tipo carbono amorfo hidrogenado. El espesor resulto de 2,5 micrones aproximadamente y la capa nitrurada de 11 micrones. Con respecto a la adhesión, puede indicarse que la capa nitrurada mejoró los resultados en el ensayo de Scratch test y de indentación. Con respecto al comportamiento a la corrosión, los recubrimientos presentaron excelente resistencia a la corrosión atmosférica, como se esperaba. Estudios preliminares de corrosión localizada mediante curvas de polarización anódica cíclica indicaron que el recubrimiento mejora el desempeño dado que se logra aumentar el potencial de corrosión y el de ruptura con respecto a las muestras nitruradas y no tratadas.
Recubrimientos duros tipo DLC depositados sobre acero inoxidable martensítico nitrurado: análisis de adhesión y resistencia a la corrosión
(Universidad Nacional del Litoral., 2015) Escalada, Lisandro; Dalibón Bähler, Eugenia Laura; Brühl, Sonia Patricia; Simison, Silvia
Los tratamientos de modificación superficial como la nitruración permiten mejorar las propiedades tribológicas del acero AISI 420 pero afectan la resistencia a la corrosión. Los recubrimientos tipo DLC (“Diamond Like Carbon”) se caracterizan por tener bajo coeficiente de fricción, buena resistencia mecánica y a la corrosión. En este trabajo se estudió el comportamiento a la corrosión y la adhesión del recubrimiento DLC tipo hard depositado por PACVD sobre el acero AISI 420 templado y revenido, y nitrurado (tratamiento dúplex). Se analizaron los recubrimientos por espectroscopía Raman y por EDS. Se analizó la microestructura por SEM-FIB y DRX. Se evaluó la adhesión por Scratch test y por Indentación Rockwell C. Se realizaron ensayos de inmersión en niebla salina y ensayos electroquímicos en solución de NaCl. Los recubrimientos resultaron de tipo carbono amorfo hidrogenado. El espesor resulto de 2,5 micrones aproximadamente y la capa nitrurada de 11 micrones. Con respecto a la adhesión, puede indicarse que la capa nitrurada mejoró los resultados en el ensayo de Scratch test y de indentación. Con respecto al comportamiento a la corrosión, los recubrimientos presentaron excelente resistencia a la corrosión atmosférica, como se esperaba. Estudios preliminares de corrosión localizada mediante curvas de polarización anódica cíclica indicaron que el recubrimiento mejora el desempeño dado que se logra aumentar el potencial de corrosión y el de ruptura con respecto a las muestras nitruradas y no tratadas.
Resistencia al desgaste y corrosión de AISI 316L nitrurado por dos diferentes métodos asistidos por plasma
(Universidad Nacional del Litoral., 2014-10) Vaca, Laura Silvia; Moscatelli, Mauro Nicolás; Cabo, Amado; Manova, Darina; Simison, Silvia; Escalada, Lisandro; Brühl, Sonia Patricia
El acero inoxidable austenítico AISI 316L, muy requerido por la industria química y alimenticia, entre otras, presenta una excelente resistencia a la corrosión pero su baja dureza y resistencia al desgaste limitan sus aplicaciones, por lo que es necesario mejorar sus propiedades tribológicas preservando sus propiedades anticorrosivas. La nitruración iónica es un tratamiento de difusión termoquímica asistido por plasma que modifica las capas superficiales del material, confiriéndole una dureza superior a la del material base. Entre otros métodos de nitruración se cuentan Plasma Immersion Ion Implantation (PIII), que es un tratamiento que consiste en la implantación de iones a altas energías sobre el contorno completo de la pieza, combinado con la difusión, y la nitruración DC, que es un tratamiento de difusión termoquímica asistido por plasma, más extendido industrialmente. En este trabajo se comparan los resultados de microestructura y la resistencia al desgaste de AISI 316L nitrurado por PIII a 430 °C, durante 90 minutos y nitruración iónica DC pulsada en un equipo industrial a 400 °C, en una mezcla de 20 % N2-H2 por 20 horas y en un equipo experimental a 410 °C, en una mezcla de 24 % N2-H2 por 6 horas. Las propiedades estructurales y tribológicas fueron evaluadas por DRX, microscopía óptica y electrónica (SEM), microdureza y ensayos de pin – on - disk. Las micrografías permitieron medir la capa modificada y los ensayos de pin-on-disk evidenciaron que todas las muestras perdieron mucho menos masa que la patrón y que la tratada con PIII y la nitrurada en equipo experimental presentaron los mejores resultados. En todos los casos, se comprobó que su resistencia a la corrosión no fuera afectada. Se las sometió a la prueba de hisopado con sulfato de cobre pentahidratado, sensitización con ácido oxálico y ensayos de polarización cíclica, obteniéndose resultados aceptables.
Resistencia al desgaste y corrosión de AISI 316L nitrurado por dos diferentes métodos asistidos por plasma
(2014-10-21) Vaca, Laura Silvia; Moscatelli, Mauro Nicolás; Cabo, Amado; Manova, Darina; Simison, Silvia; Escalada, Lisandro; Brühl, Sonia Patricia
El acero inoxidable austenítico AISI 316L, muy requerido por la industria química y alimenticia, entre otras, presenta una excelente resistencia a la corrosión pero su baja dureza y resistencia al desgaste limitan sus aplicaciones, por lo que es necesario mejorar sus propiedades tribológicas preservando sus propiedades anticorrosivas. La nitruración iónica es un tratamiento de difusión termoquímica asistido por plasma que modifica las capas superficiales del material, confiriéndole una dureza superior a la del material base. Entre otros métodos de nitruración se cuentan Plasma Immersion Ion Implantation (PIII), que es un tratamiento que consiste en la implantación de iones a altas energías sobre el contorno completo de la pieza, combinado con la difusión, y la nitruración DC, que es un tratamiento de difusión termoquímica asistido por plasma, más extendido industrialmente. En este trabajo se comparan los resultados de microestructura y la resistencia al desgaste de AISI 316L nitrurado por PIII a 430 °C, durante 90 minutos y nitruración iónica DC pulsada en un equipo industrial a 400 °C, en una mezcla de 20 % N2-H2 por 20 horas y en un equipo experimental a 410 °C, en una mezcla de 24 % N2-H2 por 6 horas. Las propiedades estructurales y tribológicas fueron evaluadas por DRX, microscopía óptica y electrónica (SEM), microdureza y ensayos de pin – on - disk. Las micrografías permitieron medir la capa modificada y los ensayos de pin-on-disk evidenciaron que todas las muestras perdieron mucho menos masa que la patrón y que la tratada con PIII y la nitrurada en equipo experimental presentaron los mejores resultados. En todos los casos, se comprobó que su resistencia a la corrosión no fuera afectada. Se las sometió a la prueba de hisopado con sulfato de cobre pentahidratado, sensitización con ácido oxálico y ensayos de polarización cíclica, obteniéndose resultados aceptables.

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