Adherencia de recubrimientos anódicos de TiO2 sobre Ti - 6 Al - 4V

M. L. VERA; M. R. ROSENBERGER; C. E. SCHVEZOV; A. E. ARES

Rosario

Congreso; 11vo Congreso Binacional de Metalurgia y Materiales - SAM/CONAMET 2011; 2011

SAM - Asociación Argentina de Materiales

La adherencia de un recubrimiento es una propiedad especialmente importante desde el puntode vista funcional, y se refiere a la capacidad del recubrimiento para permanecer unido al sustratoen condiciones de servicio.En el presente trabajo se evalúa la adherencia de recubrimientos delgados de TiO2 obtenidos poroxidación anódica de Ti-6Al-4V, para ser utilizados en la fabricación de válvulas cardíacas mecánicas.Los recubrimientos se fabricaron utilizando H2SO4 1M como electrolito a tres voltajes diferentes:20V, 40V y 60V. Posteriormente, se realizaron tratamientos térmicos de 1h a 500ºC y 600ºC.La técnica de rayado (scratch test), empleada en este trabajo, permite determinar una cargacrítica de adherencia, que está vinculada con el trabajo necesario para separar la película del sustrato.Para los ensayos se utilizó un equipo estándar de rayado con una punta Rockwell C de diamantecomo indentador y se emplearon dos relaciones de incremento de carga: 2 y 4N/mm hasta alcanzar,en 5 mm de raya, 10N y 20N de carga máxima, respectivamente. Las fallas en los recubrimientos seinspeccionaron visualmente con un microscopio óptico y por microscopía electrónica de barrido. Lacarga crítica de adherencia se determinó como la carga aplicada en el primer punto de la raya dondeel recubrimiento falla.En la práctica los modos de falla son más complejos que la simple falla adhesiva a nivel de lainterfase, por lo que no existen técnicas universalmente aceptadas para la determinación cuantitativade las propiedades de unión del recubrimiento-sustrato en condiciones de funcionamiento reales [1].En vista de esto y que en la literatura no se han encontrado reportes de ensayos de adherencia de losrecubrimientos aquí estudiados, se debieron adoptar criterios de falla particulares para la determinaciónde la carga crítica. Estos criterios se basaron en que una falla de la unión recubrimientosustratopuede resultar tanto de fallas cohesivas del recubrimiento o del sustrato, como de fallas deadherencia a nivel interfacial. Por lo tanto, se utilizaron dos criterios de falla para determinar la cargacrítica de adherencia: 1) cuando aparecen fallas (fisura, delaminación, o ampollamiento) del recubrimientoen el borde o en el interior de la raya, 2) cuando comienza a observarse el sustratometálico indicando desprendimiento del recubrimiento; como ejemplo en la Figura 1 se ilustran loscriterios de falla en una probeta anodizada a 40V con tratamiento térmico a 500ºC (40-500).Figura 1: Micrografía óptica posterior al ensayo de rayado de la probeta 40-500. Se indican las fallas a partirde la cuales se determinó la carga crítica en el ensayo realizado a 4N/mm.En las macrografías de la Figura 2, se muestran los recubrimientos en la zona donde se realizó laraya en cada probeta. Puede observarse que los recubrimientos presentan diferentes colores dependiendodel voltaje aplicado en la oxidación anódica y de la temperatura del tratamiento térmico posterior.En trabajos anteriores [2] se ha encontrado que el espesor de los recubrimientos anódicosaumenta linealmente