Desarrollo de capas de AlN sobre aleaciones de aluminio como protección superficial contra la corrosión y el desgaste

BURGI, JUAN MANUEL; GARCIA MOLLEJA, JAVIER; NOSEI, LILIANA; ROUDET, FRANCINE; FERRON, JULIO; FEUGEAS, JORGE

La Plata

Congreso; TALMA 2011, III Taller Sobre el Aluminio y Metales Afines; 2011

Camara del Aluminio

DESARROLLO DE CAPAS DE AlN SOBRE ALEACIONES DE ALUMINIO COMO PROTECCIÓN SUPERFICIAL CONTRA LA CORROSIÓN Y EL DESGASTE Bürgi J.(1), García Molleja J.(1), Nosei L.(2), Roudet F.(3), Ferrón J.(4), Feugeas J.(1) (1)    Instituto de Física Rosario – CONICET – Universidad Nacional de Rosario (2)    Instituto de Mecánica Aplicada y Estructuras – Facultad de Ciencias Exactas e Ingeniería – Universidad Nacional de Rosario. (3)    Institut Universitaire de Technologie « A » de Lille. Université de Lille I (4)    Instituto de Tecnología Química – CONICET – Universidad Nacional del Litoral Las aleaciones de Al poseen excelentes propiedades mecánicas sumadas a su baja densidad. Sin embargo, en cuanto a sus propiedades superficiales, normalmente estas necesitan ser tratadas con el fin de aumentar su dureza, su resistencia al desgaste y su resistencia a la corrosión. Existen muchos métodos de tratamiento superficial en uso como los basados en métodos mecánicos, la anodización, el “plating” electrolítico o no electrolítico, la proyección térmica de compuestos, los recubrimientos por difusión, etc. En este trabajo se describe el comportamiento frente al desgaste y la corrosión de recubrimientos de aleaciones de aluminio terminadas en su superficie con capas de AlN. El nitruro de aluminio (AlN) es un compuesto semiconductor del grupo III-V con estructura cristalina hcp “wurtzitica”. Este compuesto tiene una alta dureza (>15GPa), una alta resistencia al desgaste y a la corrosión. Además, posee un band gap de energía de 6,2eV, alta conductividad térmica, alta resistividad eléctrica y alta velocidad acústica superficial. Se trabajó en el recubrimiento de aleaciones de aluminio del tipo AA 2005, AA 5083 y AA 7075, en varias condiciones experimentales particulares: a- nitruración iónica directa sobre la aleación; b- nitruración iónica seguida de deposición de AlN (tratamiento dúplex); c- anodización seguida de deposición de AlN. La nitruración iónica fue desarrollada mediante descargas eléctricas luminiscentes en mezcla de gases a presiones de 3, 5 y 7 mbar conteniendo nitrógeno, con una limpieza previa por sputtering con Ar. La deposición de capas de AlN se llevaron a cabo utilizando sputtering de blancos de Al puro mediante un magnetrón en una atmósfera de nitrógeno a 10-2 mbar, mientras que la anodización fue llevada a cabo por métodos convencionales. En todos los casos la capa superficial final resultó constituida por AlN. Las estructuras cristalinas resultantes fueron estudiadas utilizando difracción de rayos X rasantes, los perfiles de concentración de elementos fueron estudiados por espectroscopia de electrones Auger y EDS. Los perfiles de las capas resultantes fueron estudiados mediante micrografía óptica y SEM. La adherencia de las capas al sustrato fueron estudiadas mediante Scratch Test y la resistencia al desgaste mediante ensayos Pin-on-Disk utilizando cilindros de las aleaciones en cuestión con las caras circulares tratadas, y en contacto con discos rotantes de acero templado. La dureza superficial fue determinada mediante micro-indentación Vickers, y la resistencia a la corrosión mediante la inmersión en solución salina. Los resultados mostraron la necesidad de obtener gradientes de micro-durezas suaves para optimizar la resistencia al desgaste y el grado de adherencia de las capas al sustrato.   J. Feugeas: feugeas@ifir-conicet.gov.ar