Tratamientos superficiales de aceros y fundiciones de hierro empleando recubrimientos en base titanio para mejorar propiedades tribológicas

Mostrar todas las versiones(2)

Un gran número de investigaciones basadas en tratamientos superficiales están siendo desarrolladas en el mundo buscando mejorar la respuesta tribológica y mecánica de los aceros para aumentar su eficiencia y extender su vida útil, especialmente para materiales expuestos a ambientes agresivos y con c...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor principal: Quintana, Juan Pablo
Otros Autores: Márquez, Adriana Beatriz
Formato: Tesis doctoral publishedVersion
Lenguaje:Español
Publicado: Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales 2023
Materias:
ARCOS CATODICOS
RECUBRIMIENTOS
TRIBOLOGIA
CORROSION
NITRURACION IONICA
CATHODIC ARCS
COATINGS
TRIBOLOGY
ION NITRIDING
Acceso en línea:https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7446_Quintana
Aporte de:
Biblioteca Digital - Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (UBA) de Universidad de Buenos Aires
id tesis:tesis_n7446_Quintana
record_format dspace
institution Universidad de Buenos Aires
institution_str I-28
repository_str R-134
collection Biblioteca Digital - Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (UBA)
language Español
orig_language_str_mv spa
topic ARCOS CATODICOS
RECUBRIMIENTOS
TRIBOLOGIA
CORROSION
NITRURACION IONICA
CATHODIC ARCS
COATINGS
TRIBOLOGY
CORROSION
ION NITRIDING
spellingShingle ARCOS CATODICOS
RECUBRIMIENTOS
TRIBOLOGIA
CORROSION
NITRURACION IONICA
CATHODIC ARCS
COATINGS
TRIBOLOGY
CORROSION
ION NITRIDING
Quintana, Juan Pablo
Tratamientos superficiales de aceros y fundiciones de hierro empleando recubrimientos en base titanio para mejorar propiedades tribológicas
topic_facet ARCOS CATODICOS
RECUBRIMIENTOS
TRIBOLOGIA
CORROSION
NITRURACION IONICA
CATHODIC ARCS
COATINGS
TRIBOLOGY
CORROSION
ION NITRIDING
description Un gran número de investigaciones basadas en tratamientos superficiales están siendo desarrolladas en el mundo buscando mejorar la respuesta tribológica y mecánica de los aceros para aumentar su eficiencia y extender su vida útil, especialmente para materiales expuestos a ambientes agresivos y con condiciones de trabajo extremas. Tecnologías de plasma destinadas a estos tratamientos de superficies se han desarrollado en las últimas dos décadas, pero sus aplicaciones distan mucho de estar optimizadas. El objetivo del presente trabajo es el desarrollo y optimización de tratamientos de superficies empleando la combinación de un proceso de nitruración por plasma con el posterior recubrimiento de la superficie mediante deposición por arco catódico. Se investigó la aplicación de estos tratamientos sobre sustratos de aceros y fundiciones de hierro para mejorar sus propiedades tribológicas y la resistencia a la corrosión. Como sustratos se emplearon muestras de AISI 4140, AISI 316L y fundición de hierro austemperada. La superficie base de los aceros se endureció mediante nitruración iónica para lograr un gradiente de dureza al depositar el recubrimiento. Los recubrimientos investigados fueron TiN, TiCN, TiC y TiAlN, empleando un arco catódico experimental. Se caracterizó la morfología, la estructura, las propiedades mecánicas y tribológicas (dureza, coeficiente de fricción y resistencia al desgaste) y la resistencia a la corrosión de los distintos recubrimientos. Los resultados mostraron que la incorporación de la nitruración en la superficie trajo problemas de adhesión en todos los aceros, haciendo necesario un protocolo especial de limpieza in situ para la preparación de la superficie previo al recubrimiento. El estudio de la estructura de los films con contenido de carbono reveló que una fracción de este elemento se integró a la red cristalina, mientras que el exceso formó una matriz de carbono amorfo. En el caso de los recubrimientos de TiAlN, la proporción de aluminio en la composición dependió fuertemente de las condiciones empleadas para polarizar el sustrato durante la deposición. Todos los recubrimientos lograron aumentar la resistencia a la corrosión; la mayoría de ellos mostraron también una mejora en las propiedades mecánicas de la superficie. En particular, los films con carbono incorporado presentaron los coeficientes de fricción más bajos y la mejor respuesta al desgaste por deslizamiento.
author2 Márquez, Adriana Beatriz
author_facet Márquez, Adriana Beatriz
Quintana, Juan Pablo
format Tesis doctoral
Tesis doctoral
publishedVersion
author Quintana, Juan Pablo
author_sort Quintana, Juan Pablo
title Tratamientos superficiales de aceros y fundiciones de hierro empleando recubrimientos en base titanio para mejorar propiedades tribológicas
title_short Tratamientos superficiales de aceros y fundiciones de hierro empleando recubrimientos en base titanio para mejorar propiedades tribológicas
title_full Tratamientos superficiales de aceros y fundiciones de hierro empleando recubrimientos en base titanio para mejorar propiedades tribológicas
title_fullStr Tratamientos superficiales de aceros y fundiciones de hierro empleando recubrimientos en base titanio para mejorar propiedades tribológicas
title_full_unstemmed Tratamientos superficiales de aceros y fundiciones de hierro empleando recubrimientos en base titanio para mejorar propiedades tribológicas
title_sort tratamientos superficiales de aceros y fundiciones de hierro empleando recubrimientos en base titanio para mejorar propiedades tribológicas
publisher Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
publishDate 2023
url https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7446_Quintana
work_keys_str_mv AT quintanajuanpablo tratamientossuperficialesdeacerosyfundicionesdehierroempleandorecubrimientosenbasetitanioparamejorarpropiedadestribologicas
AT quintanajuanpablo surfacetreatmentofsteelsandcastironsemployingtitaniumbasedcoatingstoimprovetribologicalproperties
_version_ 1831981302996271104
spelling tesis:tesis_n7446_Quintana2025-03-31T21:54:04Z Tratamientos superficiales de aceros y fundiciones de hierro empleando recubrimientos en base titanio para mejorar propiedades tribológicas Surface treatment of steels and cast irons employing titanium-based coatings to improve tribological properties Quintana, Juan Pablo Márquez, Adriana Beatriz ARCOS CATODICOS RECUBRIMIENTOS TRIBOLOGIA CORROSION NITRURACION IONICA CATHODIC ARCS COATINGS TRIBOLOGY CORROSION ION NITRIDING Un gran número de investigaciones basadas en tratamientos superficiales están siendo desarrolladas en el mundo buscando mejorar la respuesta tribológica y mecánica de los aceros para aumentar su eficiencia y extender su vida útil, especialmente para materiales expuestos a ambientes agresivos y con condiciones de trabajo extremas. Tecnologías de plasma destinadas a estos tratamientos de superficies se han desarrollado en las últimas dos décadas, pero sus aplicaciones distan mucho de estar optimizadas. El objetivo del presente trabajo es el desarrollo y optimización de tratamientos de superficies empleando la combinación de un proceso de nitruración por plasma con el posterior recubrimiento de la superficie mediante deposición por arco catódico. Se investigó la aplicación de estos tratamientos sobre sustratos de aceros y fundiciones de hierro para mejorar sus propiedades tribológicas y la resistencia a la corrosión. Como sustratos se emplearon muestras de AISI 4140, AISI 316L y fundición de hierro austemperada. La superficie base de los aceros se endureció mediante nitruración iónica para lograr un gradiente de dureza al depositar el recubrimiento. Los recubrimientos investigados fueron TiN, TiCN, TiC y TiAlN, empleando un arco catódico experimental. Se caracterizó la morfología, la estructura, las propiedades mecánicas y tribológicas (dureza, coeficiente de fricción y resistencia al desgaste) y la resistencia a la corrosión de los distintos recubrimientos. Los resultados mostraron que la incorporación de la nitruración en la superficie trajo problemas de adhesión en todos los aceros, haciendo necesario un protocolo especial de limpieza in situ para la preparación de la superficie previo al recubrimiento. El estudio de la estructura de los films con contenido de carbono reveló que una fracción de este elemento se integró a la red cristalina, mientras que el exceso formó una matriz de carbono amorfo. En el caso de los recubrimientos de TiAlN, la proporción de aluminio en la composición dependió fuertemente de las condiciones empleadas para polarizar el sustrato durante la deposición. Todos los recubrimientos lograron aumentar la resistencia a la corrosión; la mayoría de ellos mostraron también una mejora en las propiedades mecánicas de la superficie. En particular, los films con carbono incorporado presentaron los coeficientes de fricción más bajos y la mejor respuesta al desgaste por deslizamiento. Numerous investigations based on surface treatments are being carried out worldwide to improve the tribological and mechanical response of steels in order to increase their efficiency and extend their service life, especially for materials exposed to harsh environment and extreme working conditions. In the last two decades, plasma technologies have been developed for these surface treatments, but their applications are far from being optimized. The aim of this work is the development and optimization of surface treatments combining plasma nitriding with subsequent surface coating by cathodic arc deposition. The application of these treatments on steel and cast irons substrates was investigated in order to improve their tribological properties and corrosion resistance. AISI 4140 and AISI 316L steels and austempered cast iron were used as substrates. The base surface of the steels was hardened by ion nitriding to achieve a hardness gradient when depositing the coating. The coatings investigated were TiN, TiCN, TiC and TiAlN, using an experimental cathodic arc device. The morphology, structure, mechanical and tribological properties (hardness, coefficient of friction and wear resistance) and corrosion resistance of the different coatings were characterized. The results showed that surface nitriding caused adhesion problems on all steels, requiring a special clean-in-place protocol for surface preparation prior to coating. The study of the structure of carbon-containing films indicated that a fraction of this element was integrated into the crystal lattice, while the excess formed an amorphous carbon matrix. In the case of TiAlN coatings, the proportion of aluminum in the composition was highly dependent on the bias conditions used for the substrate during deposition. All coatings achieved increased corrosion resistance; most of them also showed improved surface mechanical properties. In particular, the carbon-incorporated coatings exhibited the lowest coefficients of friction and the best response to sliding wear. Fil: Quintana, Juan Pablo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales 2023-11-16 info:eu-repo/semantics/doctoralThesis info:ar-repo/semantics/tesis doctoral info:eu-repo/semantics/publishedVersion application/pdf spa info:eu-repo/semantics/openAccess https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7446_Quintana

Ejemplares similares