Tekniker

Comportamiento frente a la corrosión y el desgaste de nuevos recubrimientos superficiales desarrollados por medio de técnicas avanzadas

Autor: Raquel Bayón González Director tesis Amaya Igartua, IK4-TEKNIKER y Javier Jesús González, UPV/EHU Fecha2010

Este trabajo trata sobre el comportamiento frente a tribocorrosión de diferentes tratamientos superficiales destinados a mejorar las propiedades superficiales de varias aleaciones usadas en distintas aplicaciones de interés industrial.

Entre la variedad de tratamientos superficiales existentes, este trabajo se centra en el desarrollo de recubrimientos aplicados mediante la técnica de Deposición Física en fase Vapor (PVD) y recubrimientos basados en la Electro Oxidación por Plasma (PEO).

Los procesos PVD consisten en la evaporación de un sólido en forma de átomos o moléculas que se transportan en condiciones de vacío y se van condensando sobre la superficie de un substrato hasta formar una fina capa con propiedades físico-químicas específicas. La Electro Oxidación por Plasma es un proceso electroquímico de alto voltaje en el que a partir de un potencial crítico se genera una descarga de plasma en la intercara electrodo/electrolito que favorece el crecimiento de una película oxido con excelentes propiedades frente a corrosión y desgaste.

Ambos tipos de tratamientos superficiales analizados en este trabajo fueron desarrollados para mejorar el comportamiento frente a tribocorrosión de diferentes substratos. Para completar el estudio del fenómeno de la tribocorrosión en las distintas superficies, se emplearon también otras metodologías y técnicas de caracterización superficial tales como simulación de contactos tribológicos y ensayos de corrosión electroquímica.

Los recubrimientos PVD con estructura multicapa fueron seleccionados y aplicados sobre el acero de engranajes F1272 (40CrNiMo7) previamente nitrurado. La principal causa de fallo en estos componentes es debida al desgaste al que están sometidos durante su vida útil a pesar de que normalmente, trabajan bajo condiciones lubricadas. La aplicación de recubrimientos finos basados en la técnica PVD mono o multicapa es un recurso habitualmente empleado en este tipo de componentes para reducir fricción y desgaste. Las aplicaciones en el campo de las energías eólicas off shore que trabajan en entornos marinos y los continuos avances en el desarrollo de nuevos biolubricantes con contenido en agua o aditivos iónicos, hacen que inevitablemente, estos componentes se vean sometidos a solicitaciones combinadas de corrosión y desgaste. Debido a esto, se plantea como parte este trabajo, el análisis del fenómeno de tribocorrosión sobre multicapas PVD depositadas sobre el acero F1272.

En el campo de las prótesis artificiales se proponen varios recubrimientos PVD del tipo Ti-DLC (Diamond Like Carbon) sobre tres aleaciones biomédicas muy comunes, AISI 316, CoCrMo y Ti6Al4V expuestas a fenómenos de tribocorrosión cuando una vez implantadas en el cuerpo humano se ven sometidas a fenómenos de desgaste en fluidos biológicos corrosivos. En los recubrimientos propuestos para esta aplicación, se fueron variando distintos parámetros del proceso de deposición tales como contenido en carbono o nitrógeno, capa de adherencia y corriente de arco. Como resultado se obtuvieron capas con diferentes microestructuras y propiedades que fueron evaluadas mediante ensayos de corrosión, tribocorrosión y desgaste en distintos fluidos biológicos simulados.

Los tratamientos superficiales basados en la electroxidación se proponen en este trabajo para mejorar las propiedades frente a tribocorrosión y desgaste de una fundición de aluminio-silicio empleada comúnmente en la fabricación del bloque motor del automóvil. El tratamiento PEO se aplica principalmente en la cara interna del cilindro para protegerlo frente al desgaste generado durante la interacción con el segmento del pistón. Para esta aplicación se desarrollaron varios tratamientos PEO, que fueron estudiados mediante diferentes tipos de ensayo y comparados también con otro tipo de recubrimientos llamados HVOF (High Velocity Oxy-Fuel) también empleados en esta aplicación.

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