Surface evaluation of carbon steel doped with nitrogen ions

• Sanabria-Martinez, Felipe ^[1] ; Valbuena-Niño, Ely Dannier ^[3] ; Rincon-Joya, Miryam ^[2] ; Estupiñán-Duran, Hugo Armando ^[2] ; Viejo-Abrante, Fernando ^[1]
  1. [1] Universidad Industrial de Santander

     Universidad Industrial de Santander

     Colombia

     
  2. [2] Universidad Nacional de Colombia

     Universidad Nacional de Colombia

     Colombia

     
  3. [3] Foundation of Researchers in Science and Technology of Materials

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• Localización: Revista UIS Ingenierías, ISSN-e 2145-8456, ISSN 1657-4583, Vol. 19, Nº. 1 (Enero-marzo), 2020, págs. 205-212
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Evaluación superficial del acero al carbono implantado con iones de nitrógeno
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• Resumen
  • español

    El presente trabajo de investigación propone mediante técnicas analíticas de caracterización, evaluar la estructura de materiales ferrosos modificados superficialmente mediante la tecnología plasma de implantación iónica tridimensional. Substratos de acero al carbono, inmersos en una atmosfera gaseosa, fueron implantados sobre la superficie con iones de nitrógeno por medio de la activación de una descarga pulsada de alto voltaje a bajas presiones. Se verificó el efecto del tratamiento superficial sobre la morfología, estructura y composición de las superficies implantadas con nitrógeno mediante técnicas microscópicas y espectroscópicas. Los resultados obtenidos por microscopia electrónica de barrido y espectroscopia de rayos X de energía dispersa muestran las morfologías y concentraciones de las especies presentes en la superficie de los substratos implantados y no implantados con iones de nitrógeno. Los espectros de difracción de rayos X muestran una disminución en la intensidad de los planos (110), (200), (211) del sustrato implantado con nitrógeno respecto al sustrato no implantado. Los espectros Raman muestran la formación de compuestos sobre los sustratos implantados con iones de nitrógeno, encontrándose principalmente fases de óxidos e hidróxidos de hierro, típicos productos de corrosión uniforme.

  • English

    This study proposes by means of analytical characterization techniques, a structural evaluation of the surface modification of a ferrous material by three-dimensional ion implantation plasma technology. Carbon steel substrates immerse in a gaseous atmosphere, were surface-implanted with nitrogen ions via high voltage pulse discharges activated at a low-pressure range (“high vacuum”). The effect of the surface treatment on the structure, composition, and morphology of the substrates was verified by microscopy and spectroscopy techniques. From the micrographs obtained by scanning electronic microscopy and the analysis elemental by energy dispersive spectroscopy the morphology and nitrogen concentration of the treated and non-treated samples were analyzed and compared. As for the elemental analysis by energy dispersive spectroscopy, nitrogen concentration in the implanted substrates were detected and determined at a relatively low amount. In regard to the x-ray diffraction results, a decrease in the intensity of the (110), (200) and (211) planes of the treated substrate compared with the reference substrate, was observed. The analysis of phases-formation on the surface material performed by Raman spectroscopy, identified mainly ferric oxy-hydroxides typical uniform corrosion products.