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Análisis del comportamiento al desgaste y adhesión de recubrimientos tipo DLC hard depositados sobre un acero inoxidable martensitico
(2017-08-17) Uccellini Bermúdez, Massimo Nicola; Pecina, Jorge Nahuel; Dalibón Bähler, Eugenia Laura; Brühl, Sonia Patricia
Los recubrimiento tipo DLC (Diamond Like Carbon) son químicamente inertes, tienen bajo coeficiente de fricción y buena resistencia al desgate. Existen muchas publicaciones acerca del comportamiento tribológico de estas películas, pero pocas que traten de la resistencia al desgaste por fretting. En este trabajo, se estudio dicha resistencia en diferentes condiciones, cambiando lal duración del ensayo y de la carta aplicada. La película fue depositada mediante CVD asistido por plasma sobre un acero inoxidable martensitico AISI 420. La mitad de las muestras fueron nitruradas previamente a la deposición, y a estas se la denomino dúplex mientras que las que no fueron nitruradas se las nombro como solo recubiertas. El recubrimiento fue caracterizado por espectroscopia Raman. La micro estructura fue observada por OM, SEM y analizada por DRX. La dureza y el Modulo de Young fueron determinados mediante nanoindentación y la adhesión se evaluó a través de indentación ROCKWELL C y ensayos de Scratch Test. El espesor del recubrimiento fue de 2.5 um y el de lal cpa nitrurada fue de 11 um. La dureza del film fue de aproximadamente 16 GPa y el Modulo de Young, 110 GPa. En las muestras recubiertas, al ensayarlas durante 1 hora y con una carga de 1 N, se observo la rotura y el desprendimiento de la película. La carga critica determinada en el ensayo de Scratch Test fue de 47 N para las muestras dúplex y 9N para las muestras solo recubiertas. En el ensayo de Scratch Test con carga constante, se observo un modo de falla, del tipo frágil en las muestras solo recubiertas. En los ensayos de indentación Rockwell C., la adhesión solo fue aceptable en las muestras dúplex. En ambos ensayos de adhesión, la capa nitrurada reduce las tensiones y mejora la adhesión.
Comportamiento a la corrosión y adhesión de recubrimientos DLC depositados sobre acero inoxidable AISI 420, con y sin nitruración previa
(2015-10-01) Lover, Luis Martín; Pecina, Jorge Nahuel
El DLC (Diamond Like Carbon) es un recubrimiento de base carbono similar al diamante, el cual posee buenas propiedades antifricción y resistencia a la corrosión. Es por esto que se utilizan para mejorar dichas propiedades en distintas piezas de uso industrial. No obstante, el DLC presenta inconvenientes en la adhesión sobre un sustrato metálico. En este trabajo se estudió el comportamiento a la corrosión y a la adhesión de dos tipos de recubrimientos DLC, los denominados soft y hard, depositados sobre el acero ASI 420, templado y revenido (muestra recubierta y nitrurado (muestra dúplex). Se los analizó por espectroscopia Raman y semidió dureza en superficie con nanoindentación.
Comportamiento de un recubrimiento DLC soft depositado sobre acero 316L E en condiciones severas de desgaste
(Comisión Nacional de Energía Atómica, 2018-10-05) Dalibón Bähler, Eugenia Laura; Landi, Pablo Nicolás; Pecina, Jorge Nahuel; Silva, Kevin Daniel; Moreira, Ramiro Damián; Brühl, Sonia Patricia
Los recubrimientos DLC soft permiten mejorar las propiedades superficiales de los materiales, sin embargo, presentan problemas de adhesión cuando se depositan sobre aceros. Por esta razón un tratamiento previo de nitruración puede resultar conveniente. En este trabajo se estudió el comportamiento al desgaste por fretting y erosión de recubrimientos DLC soft depositados por PACVD sobre AISI 316L nitrurado (Dúplex) y sin nitrurar (Recubierta). En desgaste por fretting, la resistencia de la muestra dúplex fue superior a la recubierta en todas las condiciones ensayadas, excepto para 12 N. En erosión, la pérdida de masa fue similar en ambas muestras hasta la novena hora, donde la influencia de la capa nitrurada se hizo notable.
Comportamiento mecánico y a la corrosión de recubrimientos DLC hard y soft depositado sobre acero AISI 420
(2014-10-22) Brühl, Sonia Patricia; Dalibón Bähler, Eugenia Laura; Pecina, Jorge Nahuel; Lover, Luis Martín
The DLC (“Diamond Like Carbon”) is a kind of carbon based coating which has good anti-friction properties and corrosion resistance. For this reason, it is used to improve these surface properties on different pieces of industrial use. However, DLC coatings present adhesion problems when they are deposited on metallic substrates. In this work, it was studied the mechanical behavior and adhesion of two DLC coatings, the so-called Soft and Hard, deposited on nitrided AISI 420 stainless steel (duplex sample) and without nitriding (coated sample). The coatings were characterized by Raman. The hardness on the surface was measured with nanoindenter. The microstructure of nitrided layer and the coatings were analysed by OM and SEM. Pin on disk tests were carried out with two counterparts, alumina and steel. The adhesion was evaluated by Indentation Rockwell C with 10 kg, 20 kg and 30 kg. Corrosion behavior was evaluated by the Salt Spray Fog Test according to ASTMB117. The DLC soft coatings had high hydrogen content and their thickness was 30 µm. Their Young Modulus was low, as well as their hardness of about 600 HV. The DLC hard coatings have low hydrogen content and their thickness was about 3 µm. Their hardness is 2000 HV and they have high Young Modulus. Indentation tests showed that the nitrided layer improved the adhesion of both kinds of films. Comparing them, the Soft DLC had better adhesion than the Hard one. The friction coefficient was 0.1 for hard DLC coatings and 0.07 for soft DLC coatings. This value is lower than in the nitrided and untreated steel.
Eliminación de condensado en cielorrasos pertenecientes a las áreas de faena de planta avícola
(2016) Bordin, Mauricio; Pecina, Jorge Nahuel; Díaz Abal, Oscar Alberto; Puente, Gustavo; De Carli, Anibal Carlos
En el siguiente proyecto se abarca un problema que existe en muchos frigoríficos avícolas, que es la presencia de condensado en los cielorrasos de las áreas denominadas “limpias”, la cual produce contaminación sobre el producto, un ambiente insalubre para los trabajadores y el incumplimiento de exigencias establecidas por SENASA.Se realizó el diseño, cálculo y selección de los componentes de un equipo de acondicionamiento de aire. El mismo mezcla porciones iguales de aire interior y exterior iltrado, que luego pasa por un intercambiador de calor para enfriarlo y deshumifidicarlo, siendo inalmente inyectado a las salas analizadas.
Estudio del comportamiento a la corrosión de recubrimientos duros crecidos por arco catódico sobre AISI 4140 con nitrurado iónico
(2019-09-06) Scarbol, Luisina; Quintana, Juan Pablo; Pecina, Jorge Nahuel; Dalibón Bähler, Eugenia Laura; Brühl, Sonia Patricia
El acero AISI 4140 posee muchas aplicaciones industriales. La nitruración iónica es un tratamiento que se utiliza con el propósito de mejorar sus propiedades mecánicas, pero frecuentemente su resistencia a la corrosión se ve comprometida. En este trabajo se compara el comportamiento a la corrosión entre el acero AISI 4140 nitrurado y el mismo con tres diferentes tipos de recubrimientos. Esto se debe a que no hay suficientes estudios para determinar si tales recubrimientos afectan el comportamiento a la corrosión.
Estudio del comportamiento mecánico de recubrimientos DLC multicapa depositados sobre el acero inoxidable martensítico nitrurado
(2019-10-02) Dalibón Bähler, Eugenia Laura; Brühl, Sonia Patricia; Cabo, Amado; Pecina, Jorge Nahuel; Trava-Airoldi, Vladimir Jesús; Caballero, Mario Alberto
El acero inoxidable martensítico AISI 420 posee diferentes aplicaciones en la industria donde se requiere buena resistencia al desgaste y a la corrosión. Para mejorar sus propiedades superficiales, algunos tratamientos pueden ser aplicados como recubrimientos “Diamond Like Carbon” (DLC) que se caracterizan por su buena resistencia al desgaste, bajo coeficiente de fricción y ser químicamente inertes. Sin embargo presentan problemas de adhesión cuando son depositados sobre sustratos metálicos entonces un pretratamiento como la nitruración asistida por plasma puede resultar conveniente.
Fretting wear resistance of DLC hard coatings deposited on nitrided martensitic stainless steel
(2019-03) Dalibón Bähler, Eugenia Laura; Pecina, Jorge Nahuel; Cabo, Amado; Trava-Airoldi, Vladimir Jesús; Brühl, Sonia Patricia
In this work, the fretting wear behavior and adhesion of DLC coatings deposited by PACVD on nitrided and non-nitrided martensitic stainless steels were studied. Fretting wear tests were carried out with different duration and loads and pin-on-disk was also performed. The adhesion was evaluated by Rockwell C indentation and scratch test with constant and variable loads. The coating thickness was 2.5 m and the nitrided layer, 11 m. The coating hardness and Young’s Modulus were about 16 and 110 GPa, respectively. The duplex samples resulted with better adhesion than the only coated samples in all test conditions. In the scratch test, the critical load in the duplex sample was 58 N and in the coated sample, 12 N, showing a brittle failure mode. In the Rockwell C indentation test, the adhesion was better in the duplex sample because the nitriding treatment changed the failure mode of the system. The wear resistance was also related to adhesion, since in the experiments with high loads and long durations adhesive failures could be detected when stresses reached the interfac and the substrate. In the duplex sample, the nitrided case, with higher load bearing capacit than the substrate, resulted in a better wear behavior of the system.
Influencia de la nitruración por plasma sobre el comportamiento a la corrosión y la adhesión de recubrimientos DLC sobre acero inoxidable AISI 420
(2016-04) Pecina, Jorge Nahuel; Lover, Luis Martín; Dalibón Bähler, Eugenia Laura; Brühl, Sonia Patricia
En este trabajo se estudió el comportamiento a la corrosión y la adhesión de dos recubrimientos DLC (“Diamond Like Carbon”), “Soft” y “Hard”, depositados por PACVD (“Plasma Assisted Chemical Vapour Deposition”) sobre acero AISI 420, templado y revenido y/o nitrurado por plasma. Se analizaron por espectroscopía Raman y midió dureza en superficie. Se observó la microestructura por OM y SEM. Se realizaron pruebas de adhesión con indentación Rockwell C. Se practicaron ensayos de Niebla Salina e inmersión en HCl. Los DLC “Soft” presentaron una dureza de 500 HV y un espesor de 20 μm, mientras que los “Hard” tuvieron 1400 HV y 2,5 μm. Ambos recubrimientos presentaron bajo coeficiente de fricción y buena adhesión sobre el sustrato nitrurado. También presentaron buena resistencia a la corrosión atmosférica. En HCl el DLC retardó la degradación que se presentó rápidamente en las muestras sin recubrir.
Mechanical and corrosion behaviour of DLC and TiN coatings deposited on martensitic stainless steel
(2017-09-10) Dalibón Bähler, Eugenia Laura; Pecina, Jorge Nahuel; Moscatelli, Mauro Nicolás; Ramírez, Marco Antonio; Trava-Airoldi, Vladimir Jesús; Brühl, Sonia Patricia
The objective of this work is to compare the wear, friction, adhesion and corrosion behaviour of commercial TiN and DLC coatings deposited on AISI 420 stainless steel.
Protección de acero para instrumentos quirúrgicos con recubrimientos duros en base carbono tipo DLC
(2018-07-19) Pecina, Jorge Nahuel; Brühl, Sonia Patricia; Cabo, Amado; Trava-Airoldi, Vladimir Jesús; Dalibón Bähler, Eugenia Laura
Los aceros inoxidables martensíticos como el AISI 420 tienen múltiples aplicaciones, entre ellas instrumentos quirúrgicos, donde se requiere buena resistencia al desgaste y a la corrosión. Los tratamientos de modificación superficial, como la nitruración iónica, permiten mejorar las propiedades mecánicas de estos aceros pero afectan su resistencia a la corrosión. Por esta razón, un tratamiento posterior de deposición de recubrimiento tipo DLC (“Diamond Like Carbon”, carbono símil diamante) puede ser conveniente. En este trabaj se estudió el comportamiento al desgaste y a la corrosión de muestras dúplex (nitruradas y recubiertas por PACVD) y se compararon con muestras nitruradas, sólo recubiertas, nitruradas y sólo templadas y revenidas. Se analizaron los recubrimientos con espectroscopia Raman y EDS. Se realizaron ensayos de desgaste tipo “pin on disk” y se evaluó la adhesión mediante ensayos de Scratch Test e indentación Rockwell C. Se midió nanodureza con indentador Berkovich. Se llevaron a cabo los ensayos propuestos para instrumentos quirúrgicos en la Norma F 1089-02 (prueba de agua hirviendo y de hisopado con sulfato de cobre) y ensayos de niebla salina. Estos recubrimientos tienen una relación ID/I de 0,8 y bajo contenido de hidrógeno aproximadamente del 20 %. El espesor de los recubrimientos fue de 2 µm y la dureza alcanzó 24 GPa. La capa nitrurada tuvo un espesor de 10 µm. Las muestras dúplex y recubierta presentaron bajo coeficiente de fricción y el volumen desgastado fue indetectable. Además, tuvieron buen comportamiento a la corrosión en el ensayo de niebla salina y en los ensayos propuestos en la Norma ASTM F 1089-02. No obstante, la muestra sólo nitrurada presentó una región corroída en el ensayo de sulfato de cobre y en el de agua hirviendo. La muestra dúplex presentó mejor adhesión que la muestra sólo recubierta en los ensayos de Scratch Test y de indentación Rockwell C.
Protección de acero para instrumentos quirúrgicos con recubrimientos duros en base carbono tipo DLC
(2016-11-22) Dalibón Bähler, Eugenia Laura; Pecina, Jorge Nahuel; Brühl, Sonia Patricia; Cabo, Amado; Trava-Airoldi, Vladimir Jesús
Los aceros inoxidables martensíticos como el AISI 420 tienen múltiples aplicaciones, entre ellas instrumentos quirúrgicos, donde se requiere buena resistencia al desgaste y a la corrosión. Los tratamientos de modificación superficial, como la nitruración iónica, permiten mejorar las propiedades mecánicas de estos aceros pero afectan su resistencia a la corrosión. Por esta razón, un tratamiento posterior de deposición de un recubrimiento tipo DLC (Diamond Like Carbon) puede ser conveniente. En este trabajo se estudió el comportamiento al desgaste y a la corrosión de muestras dúplex (nitruradas y recubiertas por PACVD) y se compararon con muestras nitruradas, sólo recubiertas, nitruradas y sin ningún tratamiento más que templado y revenido. Se analizaron los recubrimientos con espectroscopia Raman y EDS. Se realizaron ensayos de pin on disk y se evaluó la adhesión mediante ensayos de Scratch Test e indentación Rockwell C. Se midió nanodureza con indentador Berkovich. Se llevaron a cabo los ensayos propuestos para instrumentos quirúrgicos en la Norma F 1089-02 (prueba de agua hirviendo y de hisopado con sulfato de cobre) y ensayos de corrosión en niebla salina. Estos recubrimientos tienen bajo contenido de hidrógeno, aproximadamente un 20 %. El espesor de los recubrimientos fue de 2 μm y la dureza alcanzó 24 GPa. La capa nitrurada tuvo un espesor de 10 μm. Las muestras dúplex y recubiertas presentaron bajo coeficiente de fricción y el volumen desgastado fue indetectable. Además, tuvieron buen comportamiento a la corrosión en el ensayo de niebla salina y en los ensayos propuestos en la Norma F 1089-02. No obstante, la muestra sólo nitrurada presentó una región corroída en el ensayo de sulfato de cobre y en el de agua hirviendo. La muestra dúplex presentó mejor adhesión que la muestra sólo recubierta en los ensayos de Scratch Test y de indentación Rockwell C.
Recubrimientos en base carbono tipo "DLC" características, propiedades y aplicaciones
(Asociación Argentina de Tribología, 2016-08) Brühl, Sonia Patricia; Dalibón Bähler, Eugenia Laura; Pecina, Jorge Nahuel
El DLC (“Diamond Like Carbon”) es un recubrimiento fino en base a carbono similar al diamante, que posee excelentes propiedades mecánicas, térmicas, electrónicas y ópticas. Entre las aplicaciones en el área mecánica, se destaca por su bajo coeficiente de fricción, su alta dureza y se utiliza para recubrir insertos, herramientas de corte y taladrado, sellos, válvulas y superficies expuestas al desgaste en general. En este trabajo se presentarán las características y propiedades de los recubrimientos DLC, los tipos de recubrimientos según su contenido de hidrógeno, denominados “Soft” y “Hard”, las técnicas de deposición, y análisis, y se presentarán algunos resultados que ha obtenido el GRUPO GIS de la UTN y sus colaboradores. En el país, el desarrollo a nivel industrial recién comienza, pero hay más experiencia en Brasil, y por supuesto en USA, Europa, los países asiáticos. Una empresa local, líder en tratamientos asistidos por plasma, como es IONAR S.A., ha construido un equipamiento nuevo capaz de depositar estos recubrimientos con la técnica de PACVD con tecnología propia y está en la última etapa de puesta a punto de los parámetros de proceso para lograr recubrimientos DLC.

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