Recubrimientos de carburos de Nb-V-Cr depositados mediante el proceso de difusión termorreactiva (TRD)

This paper shows the results obtained from the coating deposit process of vanadium-niobium-chromium carbide on steel AISI/SAE 1045 and AISI/SAE H13 using the thermo-reactive deposition/diffusion process (TRD). The coatings were obtained using a bath of molten salts composed of borax, ferro-niobium, ferro-vanadium and ferro-chrome aluminum, with variations in the content of chromium, at a temperature of 1020 ° C for 4 hours. The presence of binary phases VC, NbC, CrC was evident by the technique of X-ray diffraction. Morphological and surface chemical properties of the coatings were studied by the scanning electron microscopy technique (SEM-EDS). The hardness of the coatings was determined using a LECO microindentador M-400-G2 with a maximum load of 300g. The electrochemical behavior was studied using potentiodynamic polarization curves to determine the corrosion current density. The tribological behavior was analyzed by the “Ball-on-disc” test, finding a lower friction coefficient in coated materials with respect to the uncoated substrate.En este trabajo se presentan los resultados del proceso de depósito de recubrimientos de carburos de niobio-vanadio-cromo sobre acero AISI/SAE 1045 y AISI/SAE H13, utilizando la técnica de deposición por difusión termorreactiva (TRD). Los recubrimientos fueron obtenidos usando un baño de sales compuesto por bórax fundido, ferro-niobio, ferro-vanadio, ferro-cromo y aluminio, variando el contenido de cromo (8 y 32 % en peso), a una temperatura de 1.020 °C durante 4 horas. Mediante la técnica de Difracción de Rayos X se evidenció la presencia de fases binarias de VC, NbC, CrC. Las propiedades químicas superficiales y morfológicas de los recubrimientos se estudiaron mediante la técnica de microscopia electrónica de barrido con acople de una sonda de energía dispersiva (MEB-EDS). La dureza de los recubrimientos se determinó utilizando un microindentador LECO M-400-G2 con una carga máxima de 300 g. El comportamiento electroquímico fue estudiado a través de curvas de polarización potencio-dinámicas para determinar la densidad de corriente de corrosión. El comportamiento tribológico se analizó mediante el ensayo “Ball-on-disc”, encontrando un coeficiente de fricción menor en los materiales recubiertos con respecto al sustrato sin recubrir

Erosion Corrosion of Vanadium-Niobium carbides ternary coatings deposited by the TRD technique on AISI H13 and AISI D2 steels

fotografías a blanco y negro, fotografías a color, gráficas, ilustraciones, tablasEn esta investigación se evaluó la resistencia a la erosión, corrosión y erosión-corrosión de los aceros AISI D2 y AISI H13 sin recubrir y con recubrimientos binarios de NbC, VC y ternarios de VxNbyCz, producidos a través de la técnica de deposición por difusión termorreactiva (TRD). Los tratamientos TRD se llevaron a cabo en una mezcla de sales fundida que consta de bórax, ferroaleación: ferro-niobio, ferro-vanadio (Fe-Nb, Fe-V) y aluminio a una temperatura de 1293 K durante 4 horas, usando un horno de calentamiento por resistencia. La estructura cristalográfica de los recubrimientos se evaluó mediante difracción de rayos X (XRD), la morfología se observó mediante microscopia electrónica de barrido (SEM),microscopia óptica de sección trasversal y microscopia de escaneo láser confocal (CLSM). El comportamiento frente a la erosión corrosión de los recubrimientos fue estudiado usando el procedimiento indicado en la norma ASTM G119-09, mediante una celda de impacto tipo Jet para ángulos de impacto de 30 y 90 ° con velocidades de flujo de 11,5 m/s y 9,5 m/s. El efecto erosivo se obtuvo mediante la acción de un chorro de agua con partículas de SiO2 entre 200 y 300μm de tamaño, el efecto corrosivo se obtuvo mediante la acción del chorro con una solución electrolítica de 3,5% NaCl, el efecto sinérgico de erosión-corrosión se estudió a través de la acción del chorro de agua al 3,5% de NaCl con el 10% en peso de partículas de SiO2. Los patrones de difracción de rayos X mostraron que la capa ternaria (VNbC2) se orientó preferentemente a lo largo de la dirección [200] con una estructura cúbica centrada en la cara (FCC).La microscopía óptica mostró que los recubrimientos crecieron de manera homogénea con un espesor regular. Los estudios de erosión-corrosión indicaron una fuerte reducción en el efecto sinérgico sobre el recubrimiento para ambos aceros frente a los aceros sin recubrir. El efecto erosivo hizo la mayor contribución para los recubrimientos de carburo de niobio (NbC). La velocidad de pérdida total de material por E/C para el acero sin recubrir y los recubrimientos fue superior al efecto de erosión pura. (Texto tomado de la fuente)In this research the erosion, corrosion and corrosion-erosion behavior of AISI D2 and AISI H13 steel for the bare steel and in addition with binary VC and NbC coatings and ternary VNbC2 coatings, produced by the Thermoreactive Deposition/Diffusion Process (TRD) was evaluated. The TRD treatments were carried out by mixture of molten salts, consisting of borax, ferroalloy: Ferro-niobium, Ferro-vanadium (Fe-Nb, Fe-V) and aluminum at 1293 °K for 4 hours, using a resistance-heating furnace. The crystallographic structure of the coatings was evaluated using X-ray diffraction (XRD), the morphology was observed by scanning electron microscopy (SEM), light microscopy of cross-section and confocal laser scanning microscopy (CLSM). The erosion-corrosion behavior of the coatings was studied following the procedure described by ASTM G119-09 standard by a jet impingement cell type for impact angles of 30 and 90 ° with speeds of 11,5 m/s and 9,5 m/s. The erosive effect was obtained by action of a water jet with SiO2 particles between 200 and 300μm in size. The corrosive effect was obtained by the action of the jet with an electrolyte solution of 3.5% NaCl. The synergistic effect of erosion-corrosion was studied by the water jet action with an electrolyte solution to 3.5% NaCl and 10% by weight of SiO2 particles. The patterns of X-ray diffraction showed that the ternary coatings (VNbC2) was preferentially oriented along the direction [200] with a Face Centered Cubic structure (FCC).The optical microscopy showed that the coatings uniformly grew with a regular thickness. The erosion-corrosion studies indicated a strong reduction in the synergistic effect on the coating for both steels versus bare steels. The erosive effect made the largest contribution to NbC coatings. The total loss rate of material by E/C for bare steel and coatings was superior to the effect of pure erosionUniversidad Nacional de Colombia sede BogotáMaestríaMagíster en Ingeniería - Materiales y ProcesosIngeniería de SuperficiesIngeniería de fabricación y materiale

Recubrimientos de carburos de Nb-V-Cr depositados mediante el proceso de difusión termorreactiva (TRD)

This paper shows the results obtained from the coating deposit process of vanadium-niobium-chromium carbide on steel AISI/SAE 1045 and AISI/SAE H13 using the thermo-reactive deposition/diffusion process (TRD). The coatings were obtained using a bath of molten salts composed of borax, ferro-niobium, ferro-vanadium and ferro-chrome aluminum, with variations in the content of chromium, at a temperature of 1020 ° C for 4 hours. The presence of binary phases VC, NbC, CrC was evident by the technique of X-ray diffraction. Morphological and surface chemical properties of the coatings were studied by the scanning electron microscopy technique (SEM-EDS). The hardness of the coatings was determined using a LECO microindentador M-400-G2 with a maximum load of 300g. The electrochemical behavior was studied using potentiodynamic polarization curves to determine the corrosion current density. The tribological behavior was analyzed by the “Ball-on-disc” test, finding a lower friction coefficient in coated materials with respect to the uncoated substrate.En este trabajo se presentan los resultados del proceso de depósito de recubrimientos de carburos de niobio-vanadio-cromo sobre acero AISI/SAE 1045 y AISI/SAE H13, utilizando la técnica de deposición por difusión termorreactiva (TRD). Los recubrimientos fueron obtenidos usando un baño de sales compuesto por bórax fundido, ferro-niobio, ferro-vanadio, ferro-cromo y aluminio, variando el contenido de cromo (8 y 32 % en peso), a una temperatura de 1.020 °C durante 4 horas. Mediante la técnica de Difracción de Rayos X se evidenció la presencia de fases binarias de VC, NbC, CrC. Las propiedades químicas superficiales y morfológicas de los recubrimientos se estudiaron mediante la técnica de microscopia electrónica de barrido con acople de una sonda de energía dispersiva (MEB-EDS). La dureza de los recubrimientos se determinó utilizando un microindentador LECO M-400-G2 con una carga máxima de 300 g. El comportamiento electroquímico fue estudiado a través de curvas de polarización potencio-dinámicas para determinar la densidad de corriente de corrosión. El comportamiento tribológico se analizó mediante el ensayo “Ball-on-disc”, encontrando un coeficiente de fricción menor en los materiales recubiertos con respecto al sustrato sin recubrir

Recubrimientos de carburos de Nb-V-Cr depositados mediante el proceso de difusión termorreactiva (TRD)

This paper shows the results obtained from the coating deposit process of vanadium-niobium-chromium carbide on steel AISI/SAE 1045 and AISI/SAE H13 using the thermo-reactive deposition/diffusion process (TRD). The coatings were obtained using a bath of molten salts composed of borax, ferro-niobium, ferro-vanadium and ferro-chrome aluminum, with variations in the content of chromium, at a temperature of 1020 ° C for 4 hours. The presence of binary phases VC, NbC, CrC was evident by the technique of X-ray diffraction. Morphological and surface chemical properties of the coatings were studied by the scanning electron microscopy technique (SEM-EDS). The hardness of the coatings was determined using a LECO microindentador M-400-G2 with a maximum load of 300g. The electrochemical behavior was studied using potentiodynamic polarization curves to determine the corrosion current density. The tribological behavior was analyzed by the “Ball-on-disc” test, finding a lower friction coefficient in coated materials with respect to the uncoated substrate.En este trabajo se presentan los resultados del proceso de depósito de recubrimientos de carburos de niobio-vanadio-cromo sobre acero AISI/SAE 1045 y AISI/SAE H13, utilizando la técnica de deposición por difusión termorreactiva (TRD). Los recubrimientos fueron obtenidos usando un baño de sales compuesto por bórax fundido, ferro-niobio, ferro-vanadio, ferro-cromo y aluminio, variando el contenido de cromo (8 y 32 % en peso), a una temperatura de 1.020 °C durante 4 horas. Mediante la técnica de Difracción de Rayos X se evidenció la presencia de fases binarias de VC, NbC, CrC. Las propiedades químicas superficiales y morfológicas de los recubrimientos se estudiaron mediante la técnica de microscopia electrónica de barrido con acople de una sonda de energía dispersiva (MEB-EDS). La dureza de los recubrimientos se determinó utilizando un microindentador LECO M-400-G2 con una carga máxima de 300 g. El comportamiento electroquímico fue estudiado a través de curvas de polarización potencio-dinámicas para determinar la densidad de corriente de corrosión. El comportamiento tribológico se analizó mediante el ensayo “Ball-on-disc”, encontrando un coeficiente de fricción menor en los materiales recubiertos con respecto al sustrato sin recubrir