Palabras clave
Carburos
Niobio
Corrosión
Cómo citar
Resumen
Objetivo: En el presente trabajo se depositaron recubrimientos de carburo de niobio (CNb) sobre aceros para herramientas AISI H13 y AISI D2 mediante deposición/difusión termoreactiva (TRD), con el fin de analizar su comportamiento frente a la corrosión en un ambiente salino. Materiales y métodos: Los carburos de niobio se obtuvieron empleando baños de sal, compuestos por borax pentahidratado, aluminio y ferroniobio; Esta mezcla se calentó a 1050°C durante 4 horas. La composición química de las capas obtenidas se determinó por fluorescencia de rayos X (FRX). Los recubrimientos se caracterizaron morfológicamente mediante microscopía electrónica de barrido (MEB), se analizó la estructura cristalina mediante difracción de rayos X (DRX) y se estudió el comportamiento electroquímico por medio de curvas de polarización potenciodinámica y espectroscopia de impedancia electroquímica. Resultados y discusión: El análisis FRX indicó que los recubrimientos contenían 87,476% en peso de Nb y 51,943% en peso de Nb, para los sustratos D2 y H13 respectivamente. Las imágenes MEB revelaron que la morfología de la superficie de los recubrimientos era homogénea. El análisis DRX estableció que los recubrimientos eran policristalinos y las pruebas electroquímicas establecieron que la resistencia a la corrosión aumentaba ligeramente en los sustratos recubiertos respecto a los aceros sin recubrimiento, obteniendo los mejores resultados en las capas de carburo de niobio depositadas sobre acero AISI D2. Conclusiones: El análisis de la resistencia a la corrosión reveló que los recubrimientos preparados sobre el acero D2 tienen una mayor resistencia a la corrosión porque presentan menos imperfecciones en la superficie, lo que hace que el recubrimiento exhiba un comportamiento dieléctrico.
[2] T. Arai, and N. Komatsu, “Carbide Coating Process by Use of Salt Bath and its Application to Metal Forming Dies,” in Proc. 18th Int. Machine Tool Design and Research Conf., 14-16 Sep 1977, pp. 225-231.
[3] T. Arai, “Carbide Coating Process by Use of Molten Borax Bath in Japan,” J. Heat Treat, vol. 18, no. 2, pp. 15-22, Dec 1979. [Online] Available: https://doi.org/10.1007/BF02833234
[4] T. Arai, H. Fujita, Y. Sugimoto, et al, “Vanadium Carbonitride Coating by Immersing into Low Temperature Salt Bath,” in Heat Treatment and Surface Engineering, George Krauss, Ed., ASM International, 1988, pp. 49-53.
[5] T. Arai, H. Fujita, Y. Sugimoto and Y. Ohta, “Diffusion carbide coatings formed in molten borax systems,” J Mater Eng, vol. 9, no. 2, pp. 183-189, Jun 1987. [Online]. Available: https://doi.org/10.1007/BF02833709
[6] H. C. Child, S. A. Plumb, and J. J. McDermott, “Proc. Int. Conf. on Heat Treatment”, n. 310, London, UK, The Metals Society, May 1984, pp 5.1.
[7] F.E. Castillejo, D. Marulanda, and J. J. Olaya, (2013, Jul.) “Estudio de recubrimientos de carburos ternarios de niobio-vanadio producidos sobre acero D2 usando la técnica de deposición por difusión Termorreactiva,” RLMM, vol. 34, no. 2, pp. 1-10, Jun 2014. [Online]. Available: http://www.rlmm.org/ojs/index.php/rlmm/article/view/464
[8] A. Orjuela, R. Rincón, and J. J. Olaya, “Corrosion resistance of niobium carbide coatings produced on AISI 1045 steel via thermo-reactive diffusion deposition,” Surf Coat Technol, vol. 259, part C, pp. 667-675, Nov 2014. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2014.10.012
[9] C. K.N. Oliveira, C. L. Benassi, and L.C. Casteletti, “Evaluation of hard coatings obtained on AISI D2 steel by thermo-reactive deposition treatment”. Surf Coat Technol 201 pp. 1880–1885. ISSN: 0257-8972. http://www.sinab.unal.edu.co:2053/science/article/pii/S0257897206002787
[10] M. G. Gee, A. Gant, I. Hutchings, R.Bethke, K. Schiffman, K. Van Acker, S. Poulat, Y. Gachon and J. Von Stebut, “Progress towards standardization of ball cratering,” Wear, vol. 255, no. 1-6, pp. 1-13, Aug-Sep 2003. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/S0043-1648(03)00091-7
[11] S. Sen. and U. Sen, “Sliding wear behavior of niobium carbide coated AISI 1040 steel,” Wear, vol. 264, no. 3-4, pp. 219-225, Feb 2008. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.wear.2007.03.006
[12] C. K.N. Oliveira, R. M. Muñoz Riofano and L.C. Casteletti, “Micro-abrasive wear test of niobium carbide layers produced on AISI H13 and M2 steels,” Surf Coat Technol, vol 200, no. 16-17, pp. 5140-5144, Apr 2006. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2005.05.037
[13] X.S. Fan, Z. G. Yang, C. Zhang and Y. D. Zhang, “Thermo-reactive deposition processed vanadium carbide coating: growth kinetics model and diffusion mechanism,” Surf Coat Technol, vol. 208, pp. 80–86, Sep 2012. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2012.08.010
[14] X.S. Fan, Z. G. Yang, C. Zhang, et al. “Evaluation of vanadium carbide coatings on AISI H13 obtained by thermo-reactive deposition/diffusion technique,” Surf Coat Technol vol. 205, no. 2, pp. 641–646, Oct 2010. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2010.07.065
[15] S. T. Oyama, “The chemistry of transition metal carbides and nitrides”, in Blackie Academic & Professional, 1996. http://www.books.google.com›... › Chemistry › General.
[16] F. Castillejo, “Recubrimientos de VC y NbC producidos por TRD: tecnología económica, eficiente y ambientalmente limpia,” Ciencia Ing Neogranadina, vol 22, no. 1, pp. 95-105, Jun 2012. [Online]. Available: http://www.umng.edu.co/documents/10162/1073246/Articulo_6.pdf
[17] H. Suarez, “Evaluación del comportamiento en condiciones de operación de aceros de baja y media aleación con recubrimiento superficial por el proceso deposición difusión termorreactiva (TRD),” M.S. thesis, Unal, Bogotá, 2003. [Online]. Available: http://www.postmat.unal.edu.co/tesismaestriafinal.html
[18] J. Mendoza, R. Durán and J. Genescá, “Espectroscopia de impedancia electroquímica en corrosión, en Técnicas electroquímicas para el estudio de la corrosión”. [Online]. Available: http://depa.fquim.unam.mx/labcorr/libro/Manual-EIS-IMP-UNAM.PDF
[19] C. Aguzzoli, C. A. Figueroa and F. S. de Souza, A. Spinelli and I.J.R. Baumvol, “Corrosion and nanomechanical properties of vanadium carbide thin film coatings of tool steel”. Surf Coat Technol, vol. 206, no. 10, pp. 2725-2731, Jan 2012. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2011.11.042
[20] A. Guzman, “Evaluación de la resistencia a la corrosión de sistemas de recubrimientos con altos sólidos por medio de espectroscopía de impedancia electroquímica,’’ M.S. Thesis, Fac Minas, Unal, Medellín, 2011. [Online]. Available: http://www.bdigital.unal.edu.co/4063/4/200767791.2011_1.pdf
[21] C. Liu, Q. Bi, A. Leyland and A. Matthews, “An electrochemical impedance spectroscopy study of the corrosion behaviour of PVD coated steels in 0.5 N NaCl aqueous solution: Part I. Establishment of equivalent circuits for EIS data modeling,” Corrosion Sci., vol. 45, no. 6, pp. 1243-1256, Jun 2003. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/S0010-938X(02)00213-5
[22] S.D. Cramer and B.S. Covino, ASM Handbook, vol.13A Corrosion: Fundamentals, Testing, and Protection, ASM Intern, 2003 [Online]. Available:. http://www.sinab.unal.edu.co:3021/SUBSCRIPTION/filtrexx40.cgi?REDLINE_PAGES/G192.html
[23] C. Liu, Q. Bi, A. Leyland and A. Matthews, “An electrochemical impedance spectroscopy study of the corrosion behaviour of PVD coated steels in 0.5 N NaCl aqueous solution: Part II.: EIS interpretation of corrosion behavior,” Corrosion Sci, vol. 45, no. 6, pp. 1257-1273, Jun 2003. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/S0010-938X(02)00214-7
[24] L. Velazco, “Producción, caracterización microestructural y estudio de la resistencia a la corrosión de recubrimientos nanoestructurados de NbxSiyNz depositados con el sistema de UBM,” M.S. Thesis, Dpt Ing Mec Mecatronica , Unal, Bogotá, 2011. [Online]. Available: http://www.bdigital.unal.edu.co/4319/
[25] M. Torres, “Estudio comparativo del proceso de corrosión en recubrimientos cerámicos, metálicos y orgánicos mediante técnicas electroquímicas,” M.S. Thesis, Dpt. Ing Mec Mecatronica, Unal, Bogotá, 2010. http://www.bdigital.unal.edu.co/3053/
[26] D. Turcio-Ortega, S. E. Rodil and S. Muhl, "Corrosion behavior of amorphous carbon deposit in 0.89% NaCl by electrochemical impedance spectroscopy" Diamond and Related Materials, vol. 18, no. 11, pp. 1360-1368, Nov 2009. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.diamond.2009.08.013
Una vez aceptado un trabajo para publicación la revista podrá disponer de él en toda su extensión, tanto directamente como a través de intermediarios, ya sea de forma impresa o electrónica, para su publicación ya sea en medio impreso o en medio electrónico, en formatos electrónicos de almacenamiento, en sitios de la Internet propios o de cualquier otro editor. Este uso tiene como fin divulgar el trabajo en la comunidad científica y académica nacional e internacional y no persigue fines de lucro. Para ello el autor o los autores le otorgan el permiso correspondiente a la revista para dicha divulgación mediante autorización escrita.
Todos los articulos aceptados para publicación son sometidos a corrección de estilo. Por tanto el autor /los autores autorizan desde ya los cambios sufridos por el artículo en la corrección de estilo.
El autor o los autores conservarán los derechos morales y patrimoniales del artículo.