Facultad Regional Concep. del Uruguay
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Item 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 BeatrizCrN 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.Item 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 PatriciaEl 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.Item Estudio de la resistencia al desgaste y a la corrosión de recubrimientos PVD de AlCrN depositados sobre AISI 4140 nitrurado y sin nitrurar(edUTecNe, 2024-10-08) Chaldain, Tomás Agustín; Romero, Víctor Mario; Maskavizan, Ana Justina; Dalibón Bähler, Eugenia LauraEl acero AISI 4140 es ampliamente usado en la fabricación de piezas complejas debido a sus propiedades mecánicas que lo distingue, a pesar de sus deficientes propiedades tribológicas y resistencia a la corrosión. Para contrarrestar esto se pueden emplear recubrimientos cerámicos como AlCrN. Este tipo de recubrimiento ternario mejora la resistencia a la oxidación, su estabilidad térmica y resistencia al desgaste. Este estudio presenta resultados sobre la adhesión (indentación Rockwell C y scratch test), comportamiento al desgaste (pin-on-disk) y resistencia a la corrosión (ensayos potenciodinámicos) de una capa de AlCrN depositada sobre acero AISI 4140 sin tratar y endurecido mediante nitruración iónica (tratamiento dúplex). El recubrimiento, denominado comercialmente ALCRONA PRO, fue depositado mediante Physical Vapor Deposition (PVD) por arco catódico en la empresa Oerlikon Balzers, Argentina. El tratamiento de nitruración se hizo en un equipo industrial de la empresa IONAR S.A. La profundidad de penetración del tratamiento fue de aproximadamente 250 μm, logrando una durezasuperficial de 7,3 GPa. El espesor del recubrimiento fue de aproximadamente 3,1 μm con una dureza de 30,6 GPa. En los ensayos de adhesión, el acero nitrurado y recubierto alcanzó mejores resultados en comparación al no nitrurado. Frente a una carga estática aplicada, la adhesión del tratamiento dúplex se pudo clasificar como HF1, mientras que, la solo recubierta como HF5, acorde a la norma VDI 3198. En el ensayo dinámico, también el acero con tratamiento dúplex presentó un mejor comportamiento a mayores cargas. En lo que respecta al desgaste, tanto para el recubrimiento depositado sobre el acero nitrurado como sin nitrurar, se obtuvieron tasas de desgaste similares, mucho menores a la del sustrato. En cuanto a la corrosión, si bien la muestra dúplex presentó un mejor comportamiento, este depende de la cantidad y el tipo de defectos del recubrimiento independientemente del sustrato.Item Estudio de la resistencia al desgaste y a la corrosión de distintos recubrimientos DLC depositados sobre acero AISI 4140.(edUTecNe, 2024-10-08) Romero, Lucas Emanuel; Maskavizan, Ana Justina; Delfin, Francisco AndrésUnodelosacerosdemediaaleaciónmásutilizadosenlafabricacióndeelementosdemáquinases el AISI 4140 que, si bien posee excelentes propiedades mecánicas, es relativamente blando y no esresistente a la corrosión. Para mejorar sus propiedades superficiales,se suelen usar diferentes métodos como los tratamientos superficiales y los recubrimientos, entre los cuales está la deposición de carbono amorfo o Diamond-like Carbon (DLC). Dependiendo de la aplicación en particular, puede optarse por utilizar un tratamiento de modificación superficial previo o incluso agregar dopantes al mismo recubrimiento durante el proceso de deposición para optimizar su desempeño. En este trabajo, se estudió el comportamiento a la corrosión y la abrasión de un recubrimiento DLC hidrogenado y un DLC hidrogenado dopado con Silicio. Estos recubrimientos fueron depositados utilizando un equipo PA-CVD sobre un sustrato de acero AISI4140 con y sin tratamiento previo de nitruración iónica. Su resistencia al desgaste abrasivo fue ensayada bajo norma ASTMG65(rueda de goma y arena seca) con cargas de 65N y 130N y un recorrido total 1400 metros. En cuanto al comportamiento frente a la corrosión, se realizaron ensayos electroquímicos de polarización anódica, utilizando un potenciostato, una celda electroquímica con solución de NaCl al 3,5%, un electrodo auxiliar de platino y un electrodo de referencia de calomel saturado. Como resultados de los ensayos realizados se pudo observar que las muestras con el recubrimiento DLC+Si tuvo mejor desempeño que el DLC en los ensayos de abrasión, mientras que la nitruración previa mejoró la resistencia a la abrasión de ambos recubrimientos. Del mismo modo, en cuanto a los ensayos de corrosión, se obtuvo una mejor respuesta de las probetas nitruradas y recubiertas con DLC+Si.