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    Adhesión y comportamiento al desgaste de recubrimientos cerámicos de Cr/CrN mono y multicapa depositados por PVD sobre acero AISI 4140 nitrurado.
    (2023-09-08) Maskavizan, Ana Justina; Brühl, Sonia Patricia; Márquez, Adriana Beatriz; Dalibón Bähler, Eugenia Laura
    Una forma de mejorar las propiedades superficiales del acero de media aleación es mediante la combinación de un tratamiento de nitruración y la posterior deposición de recubrimientos cerámicos duros. En este trabajo se comparan recubrimientos de Cr/CrN monocapa y multicapa depositados por PVD sobre acero AISI 4140 nitrurado. Se estudió su microestructura, adhesión y resistencia al desgaste. El recubrimiento consistente de múltiples capas de Cr y CrN presentó un mejor comportamiento en general en los ensayos realizados.
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    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.
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    Comportamiento al desgaste de AISI 316L nitrurado por plasma y recubierto con TiN
    (2013-08) Vaca, Laura Silvia; Brühl, Sonia Patricia; Márquez, Adriana Beatriz
    En este trabajo se evaluó la resistencia al desgaste de una película delgada de nitruro de titanio depositada sobre un acero inoxidable AISI 316L nitrurado por plasma. Los recubrimientos se depositaron con la técnica de PVD mediante un arco de 125A entre un blanco de titanio actuando como cátodo y la cámara de vacío como ánodo; la pieza a tratar se conectó a tierra o se polarizó a un potencial de 6kV en el caso de deposición con implantación. Se obtuvieron recubrimientos de espesores inferiores a 1µm y de (1000 ± 50) HV de dureza compuesta. Estos sistemas dúplex fueron caracterizadas mediante microscopía óptica y electrónica, Scratch test para adhesión, ensayos de pin-on-disk para desgaste, hisopado con sulfato de cobre, ataque con Marble y ensayos en cámara de niebla salina para probar resistencia a la corrosión. Las películas TiN resultaron químicamente inertes, con muy buena adhesión y buen comportamiento al desgaste.
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    Corrosion behavior of AISI 316L coated with Ti-TiN by vacuum arc deposition
    (2014-09-28) Vaca, Laura Silvia; Brühl, Sonia Patricia; Márquez, Adriana Beatriz; Fazio, Mariana Andrea
    Ti-TiN bilayer coatings on stainless steel have been proposed to improve not only hardness but also corrosion resistance. In this work the corrosion behavior of nitride AISI 316L samples coated with Ti-TiN employing a vacuum arc is presented, corrosion results obtained from only nitrided and non-treated samples are compared.
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    Desgaste por fretting en un recubrimiento de nitruro de titanio depositado sobre de AISI 316L nitrurado
    (2021-10-05) Vaca, Laura Silvia; Quintana, Juan Pablo; Maskavizan, Ana Justina; Cabana Aranda, Federico Ezequiel; Márquez, Adriana Beatriz; Brühl, Sonia Patricia
    Los aceros inoxidables austeníticos son requeridos para su uso en ambientes agresivos debido a su excelente resistencia a la corrosión, pero a fin de ampliar el rango de aplicación es necesario tratarlos superficialmente para elevar su dureza y mejorar su resistencia al desgaste. Si entre dos componentes de un sistema que están en contacto se origina un movimiento oscilatorio de pequeña amplitud es posible que se produzca desgaste por fretting, lo que podría causar una falla que afecte su funcionamiento. El objetivo de este trabajo es evaluar el comportamiento al desgaste por fretting de recubrimientos de TiN depositados por arco catódico sobre acero inoxidable AISI 316L nitrurado por plasma. Se compararon los volúmenes desgastados de un recubrimiento comercial de TiN y recubrimientos bicapa de Ti-TiN combinando éste con implantación iónica. Como referencia fueron evaluadas muestras solamente nitruradas y el acero sin tratar. El ensayo se realizó durante 15, 30 y 60 minutos con una carga de 5 N y se utilizó como contraparte una bolilla de alúmina de 6 mm. Para los ensayos de mayor tiempo los volúmenes desgastados de los recubrimientos no mostraron diferencias y resultaron al menos 40% menores que los de las muestras nitruradas y 70% menores que los del acero sin tratar. Sin embargo, para los ensayos de 15 minutos, los recubrimientos bicapa de Ti-TiN combinados con implantación iónica presentaron el mejor comportamiento al desgaste por fretting, al obtener un menor volumen desgastado y no dejar expuesto al sustrato.
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    Estudios tribológicos y de resistencia a la corrosión de recubrimientos T/TICNX1-X sobre AISI 4140 nitrurado
    (2022-05-02) Quintana, Juan Pablo; Dalibón Bähler, Eugenia Laura; Farina, Silvia Beatriz; Lamas, Diego Germán; Brühl, Sonia Patricia; Márquez, Adriana Beatriz
    En este trabajo se crecieron recubrimientos de base titanio en presencia de nitrógeno y/o acetileno con una intercapa de Ti empleando un equipo de arco catódico. Se empleó como sustrato acero AISI 4140 templado, revenido y nitrirado iónicamente. Se estudió la estructura cristalina de los recubrimientos mediante difracción de rayos X. Se evaluó la resistencia al desgaste y el coeficiente de fricción con ensayos de pink on disk. la corrosión fue evaluada mediante ensayos potenciodinámicos en una solución de cloruro de sodio.
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    Evaluation of wear and corrosion resistance in acidic and chloride solutions of PVD-CrN coatings on untreated and plasma nitrided AISI 4140 steel
    (2024-05-24) Maskavizan, Ana Justina; Quintana, Juan Pablo; Dalibón Bähler, Eugenia Laura; Márquez, Adriana Beatriz; Brühl, Sonia Patricia; Farina, Silvia Beatriz
    CrN coatings deposited by Physical Vapor Deposition (PVD) are widely used due to their high hardness and high wear resistance, low friction coefficient and superior corrosion resistance. The latter makes this coating appropriate for protecting forming tools, moulds and components used in chemical processing. In this work, single layer CrN coatings were deposited on plasma nitrided and non treated AISI 4140 steel. The influence of nitriding on the wear resistance, coefficient of friction and corrosion resistance in acidic solutions and chloride solutions was studied. Thickness of the coatings was measured using optical microscopy, and surface hardness was assessed with a Vickers microindenter. Adhesion was determined using Rockwell indentation applying 150 kg and scratch test as well as Scratch test at different constant loads. Sliding wear resistance was studied with Pin-on-Disk tests under different normal loads and sliding distances, the coefficient of friction was registered during the tests and volume loss was calculated. Corrosion test were carried out using a 3.5 % NaCl solution and a 0.5 M H2SO4 solution as electrolytes. Nitrided steel without any coating was used also as comparison. Coating thickness was approximately (2.6 ± 0.4) μm and surface hardness reached a value of (1960 ± 160) HV0.05, being this a composed hardness because of the low film thickness. Adhesion was good for both substrates, non nitrided and nitrided steel, in both cases, it could be classified as HF1 according to VDI 3198 standard. In the case of the Scratch test, in the only coated samples, without nitriding as pre treatment the film cracking was observed at 50 N in the track, whereas in the duplex sample the coating had a better load bearing capacity and reached 70 N without damage. No delamination was detected around the scratch track in all cases. Wear volume loss was undetectable in the pin-on-disk test for the coated systems, whereas it was approximately 30 x 10-3 mm3 for the nitrided steel and 150 x 10-3 mm3 for the untreated steel. In the corrosion tests, the coating showed a passive behaviour as tested in NaCl solution and the corrosion current density was significantly lower for coated samples in the H2SO4 solution, proving that the CrN coating is suitable for protecting steel substrate in both chloride and acidic media.
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    Influence of the pre-treatments and process temperature on the adhesion of TiN films deposited by PBII&D over nitrided austenitic stainless steel
    (2019-10-28) Vaca, Laura Silvia; Quintana, Juan Pablo; Guitar, María Agustina; Vega, Daniel; Brühl, Sonia Patricia; Márquez, Adriana Beatriz
    In this work the influence of pre-treatment cleaning processes in the adhesion of TiN films deposited by the plasma based ion implantation and deposition (PBII&D) process over plasma nitrided AISI 316L stainless steel was investigated, varying the gas composition, the duration of the sputtering process and the temperature in the same deposition chamber. The TiN film morphology was scrutinized with scanning electron microscopy on the surface complemented with focus ion beam for the cross section. The film microstructure was characterized with X ray diffraction. The adhesion of the coatings was studied using the Scratch Test with constant load at different values and the Rockwell C indentation method as well. It was found that only with the sputtering carried out in a H - Ar gas mixing at 300 ºC temperature used as pre-treatment was successful to prepare the nitrided surface for the subsequent TiN deposition by the PBII&D process.
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    Microstructure and corrosion behavior of TiN coatings deposited on nitrided stainless steel by PBII&D
    (2015-10-09) Vaca, Laura Silvia; Brühl, Sonia Patricia; Márquez, Adriana Beatriz
    In this work, Ti-TiN bilayer coatings obtained by PBII&D on nitrided austenitic stainless steel in order to improve not only hardness but also corrosion resistance compared with the samples which were only nitrided.
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    Microstructure and corrosion behaviour of ion nitrided AISI 316L coated with titanium nitride
    (2013-07-04) Márquez, Adriana Beatriz; Vaca, Laura Silvia; Brühl, Sonia Patricia
    In this work Ti-TiN bilayer coatings obtained with a vacuum arc on previously nitride AISI 316L in order to improve not only hardness but also corrosion resistance compared with the samples which were only nitrided and the non-treated samples.
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    Microstructure and wear behavior of TiN coatings deposited on nitrided stainless steel by PBII&D
    (2017-09-14) Vaca, Laura Silvia; Quintana, Juan Pablo; Vega, Daniel; Moscatelli, Mauro Nicolás; Dalibón Bähler, Eugenia Laura; Brühl, Sonia Patricia; Márquez, Adriana Beatriz
    This work presents the wear behavior of TiN coatings obtained by cathodic arc discharge combined with implantation and temperature on AISI 316L stainless steel previously ion nitrided.
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    Resistencia a la corrosión de recubrimientos PVD multicapa de Cr/CrN sobre acero AISI 4140 nitrurado
    (2024-08-09) Maskavizan, Ana Justina; Crivaro, Marco; Dalibón Bähler, Eugenia Laura; Márquez, Adriana Beatriz; Brühl, Sonia Patricia
    El acero AISI 4140 es ampliamente utilizado en distintas industrias por su alta tensión de ruptura y tenacidad, sin embargo, sus propiedades tribológicas no son buenas. Se ha probado que los recubrimientos cerámicos obtenidos mediante técnicas de plasma como PVD mejoran sus propiedades superficiales, entre ellos, los de base cromo presentan mayor resistencia a la corrosión. Debido a la diferencia de dureza entre el sustrato y los recubrimientos, la nitruración previa del acero mejora su adhesión, brindando mayor soporte mecánico ante altas cargas. Además, la adhesión y el comportamiento ante el desgaste y la corrosión están influenciados por la limpieza de la superficie previa a la deposición. En los recubrimientos multicapa, el crecimiento columnar típico de esta metodología de deposición, se ve interrumpido con el inicio de cada capa. Esto limita la generación de canales a través de los cuales el sustrato queda expuesto al ambiente, mejorando la resistencia a la corrosión [1]. En este trabajo se evaluó la resistencia a la corrosión de recubrimientos multicapa de Cr/CrN depositados sobre acero AISI 4140 nitrurado por plasma. Se compararon dos tratamientos de limpieza previos a la deposición: sputtering mediante una descarga glow en atmósfera de argón e hidrógeno y bombardeo con iones de cromo. Se determinó el espesor mediante calotest, la microestructura mediante DRX, la adhesión por indentación Rockwell C y Scratch Test y la resistencia a la corrosión mediante ensayos potenciodinámicos en solución de NaCl al 3,5 %. El espesor total de los recubrimientos es es de Cr y la última de CrN, con 4 capas de cada uno. El estudio mediante DRX confirmó la formación de CrN. La adhesión resultó mejor con el bombardeo iónico. El recubrimiento, con ambos pretratamientos, mejora la resistencia a la corrosión, siendo corrosión por picado el mecanismo predominante.
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    Resistencia al desgaste y corrosión de AISI 316L nitrurado por plasma y recubierto con TiN
    (2014-05-15) Vaca, Laura Silvia; Brühl, Sonia Patricia; Márquez, Adriana Beatriz; Manova, Darina
    En este trabajo se presentan los resultados de desgaste y corrosión realizados sobre acero AISI 316L nitrurado por plasma y recubierto con nitruro de titanio con la técnica de PVD por arco de plasma.
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    Tribological and corrosion Behavior of Duplex Coated AISI 316L using plasma based ion implantation and deposItion
    (2020) Vaca, Laura Silvia; Quintana, Juan Pablo; Vega, Daniel; Márquez, Adriana Beatriz; Brühl, Sonia Patricia
    The implementation of a duplex process, which combines plasma nitriding with hard coatings obtained by cathodic arc, on stainless steel substrates has faced adhesion problems that affected the wear and corrosion behavior of the treated surfaces. One variation of the cathodic arc process, which could improve the adhesion, is its combination with plasma ion implantation. This work presents results of the wear and corrosion behavior of duplex TiTiN bilayer coatings obtained by cathodic arc deposition combined with ion implantation (PBII&D) on plasma nitrided AISI 316L stainless steel In order to compare the application of PBII&D in duplex processes against conventional cathodic arc deposition, other two types of samples were obtained; one group of samples was coated using the same experimental device with the substrate at floating potential and the other one with a commercial PVD system. The coatings were characterized by SEM, XRD, and nanoindentation. The adhesion was evaluated by the Scratch Test and Rockwell C indentation. The wear resistance was analyzed by the pin-on-disk test and the corrosion behavior was evaluated by means of anodic polarization tests in NaCl solution, as well as by the Salt pray Fog Test. The PBII&D bilayer coatings showed better adhesion while the commercial PVD TiN coatings presented the smallest wear volume loss, but the delamination inside and around the track evidenced adhesion problems. Corrosion resistance was improved in all coatings benchmarked against nitride substrates, but PBII&D processes offered better protection.