The effect of Ti(CN)/TiNb(CN) coating on erosion-corrosion resistance

Efecto del recubrimiento de Ti(CN)/TiNb(CN) sobre la resistencia a la corrosión-erosión

El objetivo de este trabajo es el de estudiar el comportamiento electroquímico bajo condiciones de corrosión-erosión a los recubrimientos multicapas de Ti(CN)/TiNb(CN) con periodos de 1, 50, 100, 150 y 200 bicapas depositadas en sustratos de acero AISI 4140, mediante un sistema magnetrón sputtering con r.f reactivo (13.56 MHz) y dos cátodos cilíndricos con estequiometría de los blancos de TiC y Nb. Las multicapas se evaluaron al comparar la corrosión, la erosión y la corrosión-erosión para un ángulo de impacto de 30° en una solución de 0,5 M NaCl y sílice, y al analizar el efecto del ángulo de impacto y el número de bicapas en función de la resistencia a la corrosión. La caracterización electroquímica se realizó mediante la técnica de espectroscopia de impedancia electroquímica para evaluar el proceso de corrosión en la superficie; la morfología superficial se caracterizó con la utilización de un microscopio electrónico de barrido (SEM). Los resultados muestran una disminución en la tasa de corrosión para los sistemas multi-capa ensayada a 30°.

Introducción

La erosión-corrosión es una corrosión acelerada de los metales debido a una combinación de ataque químico y abrasión por el movimiento físico de fluidos que contienen sólidos en suspensión. Las aleaciones que forman una película superficial en un entorno corrosivo suelen tener un límite de velocidad de corrosión por encima del cual la corrosión se acelera rápidamente. La erosión-corrosión está asociada a la corriente inducida por la eliminación mecánica de la película protectora de la superficie, lo que da lugar a un aumento adicional de la velocidad de corrosión para los procesos químicos o electroquímicos. La ingeniería de la superficie de los sustratos metálicos con película protectora atrae la atención unánime de la industria y los investigadores, ya que produce una serie de propiedades, como la resistencia al desgaste y a la erosión, y la resistencia a la oxidación y a la corrosión. Sin embargo, un recubrimiento sólo es altamente funcional si la interfaz entre la película y el sustrato es sólida y fuerte (Aperador, et al., 2010; Caicedo, et al., 2011; Aperador, et al., 2011).

En los últimos años se ha investigado mucho sobre el desarrollo de estructuras multicapa con espesores de periodo nanométrico (también llamadas superredes) para su uso como recubrimientos duros protectores. El atractivo de estas estructuras reside en la mejora de sus propiedades mecánicas y tribológicas, en comparación con las de sus componentes individuales (Romero, et al., 2004; Holmberg, et al., 1988; Koehler, 1970; Junhua, et al., 2000; Philip, et al., 1999; Helmersson, et al., 1987). El aumento de la dureza en las superredes isoestructurales de películas delgadas se ha modelado con éxito mediante teorías de fuerza de imagen de dislocación, que surgen del primer modelo de Koehler (Shtansky, 2004) basado en las diferencias de los módulos de cizallamiento, en combinación con la corrección de Chu y Barnett que asume la propagación de dislocaciones dentro de las monocapas (Caicedo, et al., 2010). También se ha informado de la mejora mecánica y electroquímica en superredes isoestructurales (Barshilia, et al., 2007; Barshilia, et al., 2009; Jehn, 2000).