Comportamiento de corrosión-erosión en recubrimientos de NbN depositados mediante sputtering magnetrón

• Autores: A. Cáceres, John Jairo Olaya Flórez, J. E. Alfonso
• Localización: Ingeniare: Revista Chilena de Ingeniería, ISSN-e 0718-3305, ISSN 0718-3291, Vol. 20, Nº. 2, 2012, págs. 220-229
• Idioma: español
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    En la nueva generación de recubrimientos de uso industrial se incluye el nitruro de niobio (NbN) debido a sus propiedades fisicoquímicas tales como: alta conductividad eléctrica, buenas propiedades mecánicas, alto punto de fusión e inercia química y además por ser un superconductor con temperatura crítica de 16 K. En este trabajo se reporta el efecto del sinergismo corrosión y erosión sobre recubrimientos de NbN depositados sobre acero inoxidable 304 y silicio usando los sistemas de sputtering con magnetrón balanceado y desbalanceado. Los experimentos de erosión-corrosión se estudiaron en un sistema que varió la velocidad y el ángulo de impacto de las partículas de erosión. Para ello se utilizó un lodo de partículas de SiO2 en una solución de 0,5M de H2SO4 + 3,5% NaCl y una concentración de 30% en peso de partículas de SiO2. La microestructura, morfología y composición química de las películas fueron analizadas con difracción de rayos X (DRX), microscopia electrónica de barrido (MEB) y espectroscopia de fotoelectrones generados por rayos X (EFRX), respectivamente. Los resultados muestran que la resistencia a la erosión-corrosión de los recubiertos de NbN fue superior al sustrato y los mecanismos de desgaste sobre el recubrimiento dependen del ángulo de impacto y la velocidad de las partículas de erosión. Posibles razones de este comportamiento son discutidas en este trabajo.

  • English

    New generation PVD coatings for industrial applications include the niobium nitride (NbN) due to its excellent properties such as high chemical inertness, excellent mechanical properties, high electrical conductivity, high melting point, and a superconducting transition temperature around 16 K. In this work we reported the results the study of corrosion and erosion effect on niobium nitride coatings deposited on AISI 304 stainless steel using unbalanced and balanced magnetron sputtering and then it were compared to the uncoated tool steel substrate. The corrosion-erosion experiments were studied in a test machine varied the different velocities and impact angles of the erodent particles. The slurry used consists of quartz particles suspended in a mixture of 0.5 M sulphuric acid solution and 3.5% NaCl, whit cathodic protection.

    The film microstructure and chemical composition were analyzed by X-ray diffraction (XRD), cross-section scanning electron microscopy (SEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The results indicated that the erosion-corrosion resistance of the coated samples was found to be superior to that of the uncoated sample and the wearing mechanisms on the coating and the steel depending on the impact angle and the impact velocity of erodent particles. Possible reasons for such behavior are described in this paper.