Caracterización de acero 316L nitrurado mediante implantación iónica de baja energía

ESCALADA LISANDRO; SONIA BRÜHL; DARINA MANOVA; STEPHEN MÄNDL; SIMISON SILVIA NOEMI

Rosario

Congreso; SAM 2011; 2011

Los aceros inoxidables austeníticos, como el AISI 316L, son utilizados para la fabricación de productos para la industria alimenticia, química y de productos médicos. Se caracterizan por su buena resistencia a la corrosión por cloruros y su alta resistencia al ataque localizado. La principal desventaja de los mismos es su baja dureza y resistencia al desgaste. Para mejorar sus propiedades tribológicas, estos aceros pueden ser sometidos a diferentes tratamientos superficiales de nitruración, entre ellos la implantación iónica. Al nitrurar el acero, en la superficie se obtiene una estructura sobresaturada con nitrógeno. La estructura modificada, de algunos micrones, se conoce como fase ?S? o austenita expandida N, y tiene una dureza muy superior a la del sustrato. Durante la implantación iónica de baja energía (LEII), los iones son acelerados desde el plasma debido a la aplicación de un pulso de potencial negativo (-0.4,-3kV), penetrando en la estructura del acero. Esta técnica resulta atractiva para el uso en la industria debido a las relativamente bajas ener-gías empleadas y a su configuración sencilla. El objetivo de este trabajo es evaluar y caracterizar el efecto de la duración del ciclo activo utili-zado durante el proceso de implantación iónica de baja energía en la microestructura superficial y las propiedades a la corrosión de muestras de acero AISI 316L. Se considera ciclo activo al porcentaje en el cual se aplica diferencia de potencial, dentro del pulso de descarga eléctrica. En este trabajo se utilizaron 5%, 15%, 30% y 40%. La temperatura de la muestra durante el proceso se fijó en 400°C, y la duración del tratamiento en 90 minutos. Se midieron la dureza y la rugosidad. Se caracterizó la superficie mediante microscopía óptica y electrónica de barrido. Para determinar composición química se utilizaron EDS y SIMS. Mediante XRD de ángulo rasante se pudo determinar la estructura cristalina en la superficie. Y para analizar la resistencia a la corrosión se realizaron curvas de polarización anódicas potenciodinámicas cíclicas. El espectro de rayos X mostró un corrimiento en el pico correspondiente a la austenita, a valores menores de tita, debidos a la deformación de la red y la aparición de la fase ?S?. A su vez no se de-tectó la presencia de CrN, que si bien ayudan a incrementar la dureza tendrían un efecto negativo en la resistencia a la corrosión. El mayor efecto del ciclo activo fue observado en la rugosidad de la capa. Se pudo observar como a medida que se incrementa el ciclo activo aumenta la rugosidad de la superficie. Esto también fue observado en fotos de la superficie obtenidas mediante microscopía óptica. Las curvas de polarización anódicas cíclicas muestran que la resistencia a la corrosión se ve incrementada luego del tratamiento superficial. Las densidades de corrientes en el rango pasivo para las muestras nitruradas permanecen con valores menores a los correspondientes al ma-terial base, y el potencial límite (tomado arbitrariamente como aquel para el cual la densidad de corriente alcanza 200A/cm2) es mayor en el caso de las muestras tratadas, que la sin tratar. La nitruración iónica, por implantación de baja energía, a la temperatura utilizada, resulta bene-ficioso como tratamiento superficial. Se ha logrado incrementar la dureza del acero, sin deteriorar la resistencia a la corrosión, para las distintas duraciones de ciclo activo utilizadas, resultando la mejor condición la de 30% de ciclo activo.