Recubrimientos de VC y NBC producidos por DRT: Tecnología económica, eficiente y ambientalmente limpia

This paper offers basics of thermo-reactive deposition/diffusion process (trd), a technique that may produce inexpensive and non-invasive or aggressive hard coatings to the environment. We proposed an experimental methodology to develop coating of vanadium carbide (vc) and niobium carbide (NbC) on steel aisi H13. Coatings were deposited along with a mixed of aluminum, ferroalloys and borax at 1020°C for 4 hours. Samples were tested using X-ray diffraction (xrd) to identify the relevant phases and scanning electron microscopy (sem) in order to measure thickness and homogeneity of coatings produced. Hardness status was obtained using Knoop microhardness with 50g load, but corrosion resistance was measured by anodic polarization using dynamic power. Finally, results have verified the presence of niobium and vanadium carbide coating with good thickness homogeneity, higher hardness and corrosion resistance compared to uncoated steel.En este artículo se presentan los fundamentos del proceso de deposición por difusión termoreactiva (dtrdtrdtr), una técnica que permite producir recubrimientos duros de forma económica sin ser invasiva o agresiva con el medio ambiente. Se propone una metodología experimental para desarrollar recubrimientos de carburos de vanadio (vcvc), y carburos de niobio (NbC), sobre aceros aisi H13, utilizando en el proceso de fabricación DRT, bórax fundido, aluminio y ferroaleaciones a 1.020°C durante cuatro horas. Las muestras obtenidas fueron evaluadas utilizando difracción de rayos X (drdrx), para identificar las fases y microscopía electrónica de barrido (sem), para medir el espesor y la homogeneidad de los recubrimientos producidos. La dureza fue obtenida usando microdureza knoop con una carga de 50 g y la resistencia a la corrosión fue determinada con técnicas electroquímicas, utilizando polarización potenciodímica. Los resultados confirmaron la presencia de recubrimientos de carburo de vanadio y carburo niobio con buena regularidad en el espesor, altas durezas y una mejora en la resistencia a la corrosión en comparación con el acero sin recubrimiento

Resistencia a la corrosión de recubrimientos 140mxc, 530as y 560as producidos por proyección térmica

Mediante proyección térmica de arco eléctrico fueron depositados tres materiales comercialmente conocidos como: 140 MXC (a base de Fe, W, Cr, Nb), 530 AS (acero AISI 1015) y 560 AS (acero AISI 420), sobre acero AISI 4340. Con el objetivo de evaluar la mejor estrategia para incrementar la resistencia a la corrosión en el sistema capa-sustrato, los recubrimientos fueron depositados de tres formas: 1) monocapas homogéneas de cada material; 2) bicapas compuestas de una monocapa de 530 AS o de 560 AS y la segunda de140 MXC en ambos casos; y 3) recubrimientos tipo monocapa, el primero depositando de manera simultánea 140 MXC + 530 AS y otro depositando de manera simultánea 140 MXC + 560 AS. Los recubrimientos fueron caracterizados mediante microscopía óptica, microscopía electrónica de barrido y difracción de rayos X. Fue evaluada la resistencia a la corrosión por medio de polarización potenciodinámica y la dureza mediante el ensayo Vickers.Se encontró que la resistencia a la corrosión en los recubrimientos producidos depende de la cantidad de defectos en la microestructura, de la estrategia de depósito y de los elementos en aleación. La resistencia a la corrosión fue muy similar en los recubrimientos producidos con alambres disímiles o bicapas, con un potencial de corrosión de -630 V y una densidad de corriente de 708 nm. Los detalles y mecanismos de corrosión de los recubrimientos producidos se describen en esta investigación.Three commercial materials were deposited using electric arc thermal spraying: 140MXC (with Fe, W, Cr, Nb), 530AS (AISI 1015 steel) and 560AS (AISI 420 steel) on AISI 4340 steel. The aim of this paper was to evaluate the best strategy for improving a coating-substrate system’s corrosion resistance, using the following combinations: homogeneous single coatings, bilayers consisting of 530AS or 560AS under 140MXC and 140MXC + 530AS and 140MXC + 560AS coatings deposited simultaneously. The coatings were characterised using optical microscopy, scanning electron microscopy and X-ray diffraction. Corrosion resistance was evaluated through potentiodynamic polarisation and hardness by using the Vickers test. Corrosion resistance depends on the amount of microstructure defects, the deposition strategy and the alloy elements. However, corrosion resistance was similar in single coatings of 140MXC and bilayers, having -630 V corrosion potential and 708 nA corrosion current. The details and corrosion mechanism of the coatings so produced are described in this paper

Electrical properties of cr/crn nano-multilayers produced by the unbalanced magnetron sputtering technique

Chromium nitride (CrN) films have been applied to several steels as protective coatings against wear and corrosion due to their excellent mechanical properties and corrosion resistance, and in the electronic field these films are commonly used due to their low electrical resistivity. However, it has been found that multilayers combining metal/ceramic films could enhance mechanical and electrical properties compared with their monolayer counterparts, due to the higher amount and interaction between interfaces. In this work, Cr/CrN nano-multilayers have been produced through the unbalanced magnetron sputtering technique with three different degrees of unbalance, in order to study the influence of this parameter on electrical properties. Cr/CrN multilayers with approximately 1 μm of total thickness and a bilayer period (Λ) of 200 nm, 100 nm, and 20 nm were produced at room temperature on H13 steel and silicon (100); and their microstructure and electrical properties as a function of the magnetic field were evaluated. The phase formation was characterized through x-ray diffraction, and results presented (111) and (200) preferred orientations for all the multilayers. Cross section images were obtained through scanning electron microscopy and a multilayer structure can be clearly seen

Resistencia a la corrosión de los aceros bainíticos aleados con boro

Due to its good combination of properties and its wide range of application in the automotive and rail sector, among others, banitic steels have been studied by modifying their chemical composition using different alloys in order to improve their resistance, as is the case of boron, which is an element that allows to increase the mechanical properties of steel and its behavior against phenomena such as wear when is used in small quantities. In the present investigation, through of saline chamber and potentiodynamic polarization tests, the influence of boron was studied in steels with bainitic microstructure against phenomena as corrosion by varying its percentage in each sample analyzed, which was developed from the measurement of parameters such as the percentage of corroded area and the current density. Although no significant influence of boron was observed in the saline chamber results, in potentiodynamic polarization, a greater reduction in current density was observed for steel with a higher boron content, which results in a better resistance to corrosion compared to other steels that had a lower percentage of this element.Debido a su buena combinación de propiedades y a su aplicación en el sector automotriz y ferroviario, entre otros, los aceros bainíticos han sido objeto de estudio al modificar su composición química mediante el uso de diferentes aleantes con el fin de mejorar su resistencia, como es el caso del boro, el cual es un elemento que permite incrementar las propiedades mecánicas del acero y su comportamiento frente a fenómenos como el desgaste al ser utilizado en pequeñas cantidades. En el presente trabajo, por medio de ensayos de cámara salina y de polarización potenciodinámica, se estudió la influencia del boro en aceros con microestructura bainítica frente a fenómenos como la corrosión al variar su porcentaje en cada muestra analizada, lo cual se desarrolló a partir de la medición de parámetros como el porcentaje de área corroída y la densidad de corriente. Aunque en los resultados de cámara salina no se observó una influencia significativa del boro, en los de polarización potenciodinámica se apreció una mayor reducción en la densidad de corriente para el acero que contenía mayor porcentaje de boro en su composición, lo cual indica una mayor resistencia a la corrosión frente a los aceros que tenían un menor porcentaje de este elemento

Resistencia a la corrosión en recubrimientos cu-al producidos con el sistema de proyección térmica por llama

Muchas de las piezas en la industria naval están fabricadas con aleaciones a base de cobre. Con el paso del tiempo estas piezas se degradan debido a los procesos de corrosión que se generan por el ambiente marino. Estas piezas se pueden recuperar mediante ingeniería de superficies, haciendo uso de la deposición de recubrimientos adecuados. En este trabajo se estudia la influencia de tres métodos en la preparación de la superficie de sustratos de bronce fosforado sobre la resistencia a la corrosión de recubrimientos comerciales de marca Proxon 21071 con composición química Cu+11% Al-Fe. La preparación de la superficie se realizó mediante tres métodos: granallado con arena, granallado metálico con alúmina y pulimento con disco abrasivo, con y sin capa base. Los recubrimientos depositados se caracterizaron microestructuralmente por medio de difracción de rayos X (XRD), microscopía óptica y microscopía electrónica de barrido (SEM). La resistencia a la corrosión se evaluó por medio de pruebas electroquímicas a través de la prueba de espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS). En general, las superficies preparadas con granallado presentaron la mejor resistencia a la corrosión, de tal suerte que estos sistemas pueden ser una alternativa viable para recuperar cierto tipo de piezas en la industria naval. Adicionalmente fueron discutidos los mecanismos de corrosión de los recubrimientos producidos.Many components in the shipbuilding industry are made of copper-based alloys. These pieces tend to break due to corrosion generated by a marine environment; such components can be salvaged through surface engineering, through deposition of suitable coatings. This paper studied the influence of three surface preparation methods involving phosphor bronze substrates concerning the corrosion resistance of commercial coatings having Al-Cu +11% Fe chemical composition. The surface was prepared using three methods: sand blasting, shot blasting and metal polishing with an abrasive disk (with and without a base layer). The deposited coatings were micro-structurally characterised by x-ray diffraction (XRD), optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM). Corrosion resistance was evaluated by electrochemical test electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Surfaces prepared by sandblasting showed the best resistance to corrosion, so these systems could be a viable alternative for salvaging certain parts in the marine industry. The corrosion mechanisms for the coatings produced are discussed in this research

Resistencia a la corrosión de recubrimientos electroquímicos de cromo y zinc mediante EIE

The corrosion behavior of chromium and zinc industrial coatings was investigated in 3%wt NaCl solution using electrochemical impedance spectroscopy technique. In order to determine the mechanisms of protection and failure of these coatings, we have correlated the polarization resistance in time function, with the morphology and chemical composition. To do this, we characterized the microstructure of the coatings by scanning electron microscopy, the crystalline phases with X-ray diffraction and chemical composition, before and after exposure to a corrosive environment, by X-ray photoelectron spectroscopy and Auger electron spectroscopy. Overall, both coatings (Cr and Zn) showed degradation with the immersion time, due to microstructure defects, however, the protective and failure mechanisms are different for each system. These details are discussed in this research.Se ha estudiado el comportamiento frente a la corrosión de recubrimientos electrolíticos industriales de cromo y zinc mediante la técnica de espectroscopia de impedancia electroquímica en electrólito de NaCl al 3% en peso. Con el objetivo de determinar los mecanismos de protección y de falla de estos recubrimientos se ha correlacionado la resistencia a la polarización en el tiempo, con la morfología y la composición química. Para ello, los recubrimientos fueron caracterizados mediante microscopia electrónica de barrido, difracción de rayos X, espectroscopia de fotoelectrones de rayos X y espectroscopia de electrones Auger. Ambos recubrimientos muestran degradación en el tiempo de ensayo debido a los defectos presentes en su microestructura, sin embargo, el mecanismo de protección y, por tanto, de falla es diferente para cada sistema. Estos detalles son discutidos en esta investigación

Microestructura, morfología, adherencia y comportamiento tribológico de películas de bismuto y carburo de niobio depositadas mediante pulverización catódica sobre acero para herramientas

Recubrimientos de NbC, Bi y Bi/NbC fueron depositados en acero AISI M2, usando pulverización catódica con magnetrón desbalan-ceado, a temperatura ambiente y con voltaje de polarización cero, además, fueron estudiados: la estructura cristalina, la morfología, la adherencia y el comportamiento tribológico de los tres recubrimientos. De esta manera, la película de carburo de niobio cristalizó en estructura cubica y las capas de bismuto presentaron estructura romboédrica con orientación aleatoria. El recubrimiento de NbC presentó una superficie suave con baja rugosidad, mientras que las películas de bismuto depositadas sobre acero y sobre la capa de NbC, presentaron mayor rugosidad y morfología compuesta de grandes partículas.Mediante el uso de una capa intermedia de Nb dúctil, se obtuvo buena adherencia entre el recubrimiento NbC y el sustrato de acero, además, el recubrimiento de Bi presentó mejor adherencia con la capa NbC que con el sustrato de acero y el desempeño tribológico del recubrimiento de bismuto depositado sobre el acero no fue satisfactorio, pero según los resultados preliminares, los recubrimientos NbC y Bi/NbC producidos tienen potencial para mejorar el desempeño tribológico del mismo.NbC, Bi and Bi/NbC coatings were deposited on AISI M2 steel substrates using unbalanced magnetron sputtering at room temperature with zero bias voltage. Were studied the phase structure, the morphology, the adhesion and the tribological behavior of the three coatings. The niobium carbide film crystallized in the NbC cubic structure, and the bismuth layers had a rhombohedral phase with random orientation. The NbC coating had a smooth surface with low roughness, while the Bi layers on steel and on NbC coating had higher roughness and a morphology composed of large particles. By using a ductile Nb interlayer good adhesion between the NbC coating and the steel substrate was achieved. The Bi coating had better adhesion with the NbC layer than with the steel substrate. The tribological performance of the Bi coating on steel was not satisfactory, but according to the preliminary results, the produced NbC and Bi/NbC coatings have the potential to improve the tribological performance of the steel

Evaluating the corrosion resistance of ubm-deposited cr/crn multilayers

This work was aimed at evaluating the corrosion resistance of multilayer Cr/CrN coatings deposited by the unbalan-ced magnetron sputtering (UBM) technique. Coatings were produced at room temperature using 400 mA discharge current, 9 sccm argon flow and 3 sccm nitrogen flow. The total thickness of coatings deposited on AISI 304 stainless steel and silicon (100) varied between 0.2 a 3 μm as bilayer period varied between 20 and 200 nm. Coating microstructure and chemical composition was stu-died through scanning electron microscopy (SEM) and tex-ture and crystalline phases were analysed by X-ray diffraction (XRD) before and after corrosion tests which were carried out by potentiodynamic polarisation using 0.5 M H2SO4 + 0.05M KSCN solution. Lower bilayer period coatings presented better corrosion resistance and their corrosion mechanism is discussed in this article.En este artículo se evalúa la resistencia a la corrosión de los recubrimientos en multicapa de Cr/CrN depositados mediante la técnica de sputtering con magnetrón desba-lanceado, UBM. Los recubrimientos se produjeron a tem-peratura ambiente, con corriente de descarga de 400 mA y flujos de Ar de 9 sccm y de N2 de 3 sccm. El espesor total de los recubrimientos depositados sobre los sustratos de acero inoxidable AISI 304 y silicio (100) se varió entre 0,2 y 3 μm, al igual que el periodo de la bicapa, que estuvo entre 20 y 200 nm. La microestructura y compo-sición química de los recubrimientos se analizó por medio de microscopía electrónica de barrido (SEM), y la textura y fases cristalinas con difracción de rayos X (XRD), antes y después de las pruebas de corrosión, las cuales se rea-lizaron con ensayos de polarización potenciodinámica empleando una solución de 0,5M H2SO4 + 0,05M KSCN. Los recubrimientos con menor período de la bica-pa presentaron la mejor resistencia a la corrosión y su mecanismo de corrosión se discute en este estudio

Electrical furnace for producing carbide coatings using the thermoreactive deposition/diffusion technique

In this work, the design of an electrical furnace for producing transition metal-based hard coatings using the thermo-reactive deposition and diffusion (TRD) technique is described. Performance of the system was tested through production of vanadium carbide (VC) and niobium carbide (NbC) coatings on steel AISI D2. X-ray diffraction (XRD) and optical microscopy techniques were used to study phase formation and microstructure, respectively. Hardness was determined by using Knoop microhardness measurements. XRD results showed the presence of VC and NbC, and as MEB results clearly show, the formation of regular thickness coatings. The results obtained allow for assessing that the designed and built furnace fulfills the requirements of the TRD technique for obtaining different types of hard coatings