Producción de recubrimientos mediante ablación láser sobre aceros AISI 4340 para uso industrial

Abstract

In the present work TiN and TiC monolayers were deposited onto AISI 4340 steel substrates at 300 °C pressures 4.0x10-2 mbar, by using a Pulsed-Laser Deposition technique. A Nd: YAG laser (1064 nm, 500 mJ and 7 ns), with a repetition rate of 10 Hz was used. Topography and surface morphology of the samples were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM) and Atomic Force Microscopy (AFM). AFM analysis presented high homogeneity don't observed hole on the layers the TiN and TiC; showing, that the layers of TiC had an average grain size of 0.047 m; while the layers TiN exhibited grain sizes of 0.145 m. Coating thicknesses were 1 m, ap-proximately, and layer of TiC average roughness was 36.5 Å; while a value of 39.1 Å was measured for the layers of TiN. Under a 60 Kg maximum load applied in tension to evaluate the adhesion to the substrate, no detachment of the films was presented. By using the RC hardness test the film fracture resistant was determine; the Charges use was 60, 100 and 150 kg; from the indenter prints it could be establish that TiN films are stronger. The homogeneity, the grain size, the fracture resistant and the adhesion of the layers are agreed with parameters American Society Test Materials ASTM standers. This coatings could be consider selected for using in the industry application in areas that require high wear resistantEn el presente trabajo se crecieron monocapas de TiN y TiC sobre substratos de acero AISI 4340 a temperatura de 300 °C y a presión de 4.0x10-2 mbar, las películas se crecieron mediante la técnica de Ablación Láser Pulsado. Se utilizó un láser Nd: YAG con energía de 500mJ, duración del pulso de 7 ns, longitud de onda de 1064 nm y tasa de repetición de 10 Hz. Las películas se crecieron a partir de un blanco de titanio de alta pureza del 99.99% en atmósfera de gases N2 y CH4. Las capas se caracterizaron por Microscopia de Fuerza Atómica, AFM, donde se observó que las capas de TiC presentan alta homogeneidad y tamaño de grano fino comparada con las capas de TiN. El es-pesor de las capas fue ~1 ?m y la rugosidad en ambos casos fue de 39,5 Å. Se evaluó la resistencia a la fractura de las películas utilizando la prueba de dureza Rockwell C, se aplicaron cargas de 60, 100 y 150 Kg; a partir del análisis de las huellas dejadas por el indentador se encontró que las películas de TiN son más resistentes a la fractura. La adhesión de las películas se determinó mediante la prueba de tensión, se aplicaron cargas máximas de 60 Kg. y las películas tanto de TiN como de TiC no mostraron señales de desprendimiento del substrato. La homogeneidad, el tamaño de grano y la resistencia a la fractura de las capas analizadas cumplen parámetros de estándares de la Socie-dad Americana de Prueba de Materiales ASTM, por lo que estos recubrimientos se pueden consideran candidatos para que sean utilizados en la industria en áreas que se requiera alta resistencia al desgaste