Facultad Regional Concep. del Uruguay
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Item Wear and corrosion behaviour of AISI 420 stainless steel coated with AlCrN(2024-09-24) Dalibón Bähler, Eugenia Laura; Brühl, Sonia Patricia; Izquierdo Pérez, Javier; Souto Suárez, Ricardo ManuelMartensitic Stainless steels are high strength materials used in many industrial applications where a god resistance to wear and corrosion is required, such as blades, shears and cutting tools, valves in the oil and gas, automotive and aerospace components, surgical instruments, among others. To increase even more wear resistance AISI 420 coated by PVD AlCrN is studied in severe wear conditions, simulated in lab as pin on disk with a high hertzian pressure and abrasive tests in ASTM G65. Corrosion was studied in a chloride solution by polarization and impedance tests. The coating was analyzed also in adhesion and hardness using Rockwell C indentation test and nanoindentation. In all tests the performance was compared with an ion nitrided material, another kind of plasma process, in this case a diffusion process, suitable for large components. The coating reached almost 3 microns width and the nitrided case, 10 microns. The substrate hardness was around 5 GPa, the nitrided case reached 18 GPa and the coating 45 GPa. In the pin on disk test against alumina, 10 N load and 500 m, the coefficient of friction was 0.6 in the coated sample, 0.8 in the nitrided sample and the untreated material, but in the mass loss, the difference was much bigger. One order of magnitude less between each other. In the abrasive test with 130 N load, the nitrided sample failed and only the coating passed the test with almost no damage, and mass loss undetectable. The coatings exhibited different corrosion behaviours. Nitriding led to a higher polarization resistance, smaller passivity current and more positive pitting potential that bare steel, evidencing enhanced passivation [1]. But the AlCrN coating showed more active corrosion potential and two orders of magnitude higher currents in the anodic range due to pinholes that prevent sealing the metal. Abrasive testing did not modify the corrosion characteristics of the coated material.Item Análisis del comportameinto al desgaste del acero AISI 420 nitrurado y nitrocarburado por plasma(edUTecNe, 2024-08-08) Chaparro, Nicolás Alfredo; Dalibón Bähler, Eugenia LauraEl acero inoxidable martensítico AISI 420 es usado en aplicaciones que requiere buena resistencia al desgaste y a la corrosión. Los tratamientos de nitruración y nitrocarburación asistidos por plasma mejoran las propiedades superficiales a bajas temperaturas y con menor impacto ambiental que los tradicionales. En estos procesos, el nitrógeno y/o carbono difunden en la superficie del material, quedando en solución o formando compuestos. La capa modificada permite endurecer el material y mejorar su resistencia al desgaste y a la corrosión. En este trabajo, se evaluó el comportamiento al desgaste de muestras de acero AISI 420 nitruradas y nitrocarburadas por plasma donde el parámetro que se modificó fue el tiempo on en relación con el tiempo total (25% y 33%). Las muestras fueron tratadas a 440°C durante dos horas, en una atmósfera de 50% de H2 y 50% de N2 para la nitruración y de 48% de H2, 48% de N2 y 4% de CH4 para la nitrocarburación. Los tratamientos se llevaron a cabo en la Universidad Técnica de Freiberg (Alemania). Se observaron las capas modificadas mediante MO y se determinó su espesor. Se evaluó el comportamiento al desgaste mediante ensayos de Pin On Disk y abrasivo según la norma ASTM G65. El espesor de las capas modificadas fue mayor en las probetas nitruradas y nitrocarburadas con mayor tiempo on, alcanzando 12 μm y 12,6 μm respectivamente. A partir de los resultados, se determinó que en los ensayos de POD que las muestras con mayor tiempo on tuvieron un mejor comportamiento al desgaste y las muestras nitrocarburadas con 33% on tuvieron un rendimiento 41% mejor que las nitruradas con ese mismo tiempo on. En los ensayos de desgaste abrasivo, las probetas con mayor tiempo on tuvieron un mejor rendimiento, pero no hubo diferencia significativa entre las muestras nitruradas y nitrocarburadas.Item Comparación de propiedades tribológicas de recubrimientos de TiAIN depositados en acero martensítico AISI 420 mediante PVD por arco catódico y magnetron sputtering(2023-09-08) Fleitas, Franco Emanuel; Dalibón Bähler, Eugenia LauraEn el presente trabajo se compararon las propiedades tribológicas de dos recubrimientos de TiAlN depositados sobre acero martensítico AISI 420 mediante PVD, uno de ellos por arco catódico y el otro por Magnetrón Sputtering. Se midió el espesor de recubrimiento con un microscopio óptico, se realizaron ensayos de desgaste mediante Pin-on-disk y se evaluó su adhesión mediante ensayos de scratch test e indentaciones Rockwell C. Los resultados indicaron que el recubrimiento realizado mediante la técnica de PVD por arco catódico respondió de mejor manera tanto al desgaste como a la adhesión.Item 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 MartínThe 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.Item 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, LisandroLos 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.Item ¿La nitruración iónica puede ser un tratamiento de corta duración? : parámetros y resultados comparativos en un acero AISI 420(2013-08) Charadía, Raúl; Cimetta, Julio César; Brühl, Sonia Patricia; Dalibón Bähler, Eugenia LauraEn este trabajo se presentan los resultados de microestructura y resistencia al desgaste de un acero inoxidable AISI 420 nitrurado durante 3 horas con diferentes parámetros y se comparan con los hallados en los tratamientos habituales de 10 horas. Se midió dureza en superficie y perfil en profundidad, se analizó la microestructura, y se realizaron ensayos de desgaste tipo pin-on-disk. En el análisis metalográfico y el perfil de dureza de las probetas tratadas con nitruración corta (3 horas), se encontró una zona modificada de espesor comparable al de las probetas tratadas 10 horas. La dureza resultó diferente según los parámetros utilizados pero todas las muestras presentaron una zona modificada por nitrógeno que permitió soportar las exigencias de los ensayos de desgaste. Se concluye que un tratamiento de nitruración iónica de 3 horas con los parámetros adecuados, representa una opción importante para las aplicaciones industriales dado que la reducción en la duración del proceso es de vital importancia para lograr competitividad y aumento de la producción.Item Comportamiento mecánico de un recubrimiento DLC sobre acero AISI 420 nitrurado por plasma con diferentes terminaciones superficiales(2013-02-25) Brühl, Sonia Patricia; Charadía, Raúl; Dalibón Bähler, Eugenia Laura; Trava-Airoldi, Vladimir Jesús; Cabo, AmadoEn este trabajo se estudió el comportamiento tribológico de un film de DLC depositado sobre acero inoxidable martensítico.Item Estudio de la erosión y la corrosión en AISI 420 recubierto con DLC soft, con y sin nitruración previa(2017-08-17) Dalibón Bähler, Eugenia Laura; Moreira, Ramiro Damián; Silva, Kevin DanielLos aceros inoxidables martensíticos tienen múltiples aplicaciones donde se requiere buena resistencia al desgaste y a la corrosión. Para mejorar sus propiedades superficiales se pueden utilizar recubrimientos tipo DLC (Diamond Like Carbón). Estos presentan problemas de adhesión cuando son depositados sobre sustratos metálicos; por esta razón, un tratamiento previo de nitruración podría resultar conveniente. En este trabajo se analizo el comportamiento a la erosión y corrosión de muestras de AISI 420 recubiertas con DLC Soft por PACVD (Plasma Assisted ChemicalVapour Deposition) templadas y revenidas (muestras recubiertas) y nitruradas (muestras dúplex). También se determino como afecta un tratamiento de nitrurado previo en los resultados. La micro estructura de la capa nitrurada y de los recubrimientos se analizo mediante microscopia óptica y SEM. Los recubrimientos se caracterizaron por Espectroscopia Raman y EDS. Se midio dureza superficial de las muestras. La adhesión fue evaluada con Scratch Test e Indentacion Rockwell C. Se realizaron ensayos de corrosión potenciostáticos y de erosión. Los resultados de este ultimo se compararon con los obtenidos para muestras templadas y revenidas, y nitruradas. El espesor del recubrimiento fue de 25 um y la capa nitrurada de 17 um. La dureza del recubrimiento fue de 828 HV y la capa nitrurada de 1040 HV. En los ensayos de Scratch Test y de indentación, la nitruración previa mejoro la adhesión. Se observo una mejora en el comportamiento a la corrosión en las muestras dúplex. Esto esta vinculado a la cantidad y tipo de defectos que presentan los recubrimientos. En cuanto a los ensayos de erosión, las muestras solo recubiertas y dúplex presentaron unos comportamientos similares al de las muestras solas nitruradas debido a que parte del recubrimiento se desprendió durante el ensayo.Item 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 PatriciaThe 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.Item 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 LauraLos 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.