Optimización de la deposición de recubrimientos base cromo por arco catódico

MAXIMILIANO PABLO MURGIA; LIONEL EZEQUIEL MARTÍNEZ; MARCO CRIVARO NICOLINI; DIEGO LAMAS; QUINTANA, JUAN PABLO; ADRIANA MARQUEZ

Congreso; Reunion Anual de Física, 108º RAFA; 2023

El AISI 4140 es un acero de baja aleación comúnmente utilizado en las industrias aeroespacial, automotriz y del gas y el petróleo. Este acero se emplea en la fabricación de piezas de medianas dimensiones que requieren alta resistencia mecánica y tenacidad, aunque tiene la desventaja de exhibir una superficie con propiedades tribológicas pobres. Los tratamientos de superficies permiten mejorar las propiedades mecánicas y tribológicas sin modificar sus características en volumen. La nitruración iónica y los recubrimientos duros depositados en fase vapor han mostrado ser tratamientos muy eficaces para mejorar la dureza y la resistencia al desgaste de los aceros.En este trabajo se estudiaron recubrimientos de base cromo depositados mediante una descarga tipo arco catódico sobre sustratos de acero AISI 4140 templado y revenido. Para aumentar la dureza superficial del sustrato algunas muestras fueron nitruradas iónicamente por la empresa IONAR SA previo a la deposición del recubrimiento. El objetivo se enfocó en optimizar los métodos de limpieza de la superficie que permitieran remover contaminantes y óxidos una vez introducidas las muestras en el equipo de deposición para obtener una buena adhesión de los recubrimientos. Uno de los métodos de limpieza empleados se basó en realizar una descarga luminiscente (glow) en una atmósfera de Argón-Hidrógeno con la muestra colocada como cátodo de la descarga. El otro método de limpieza se basó en la exposición de la muestra a un bombardeo de iones de Cr generados por la descarga de arco catódico en vacío y polarizando del sustrato a -500 V respecto de tierra (potencial del ánodo). Luego de la limpieza se depositaron recubrimientos de Cr y multicapas de Cr/CrN empleando la descarga arco catódica. Los espesores de los films fueron medidos con el método de calotest. La estructura fue estudiada mediante difracción de rayos X. La adhesión fue evaluada con un test Rockwell C y con un test de rayado. El espesor de los recubrimientos de Cr fue de aproximadamente 0,5 m de espesor con un tiempo de descarga de 3 minutos y las multicapas presentaron un espesor de aproximadamente 3 m con un sistema de 9 capas obtenidas luego de 19 minutos de exposición a la descarga. Se concluyó que con una descarga glow de 90 minutos de duración o un bombardeo iónico de 6 minutos se obtienen recubrimientos con buena adhesión, presentando el máximo índice de adhesión (HF1) en el test Rockwell C y en el test de rayado una carga crítica de 15 N en el caso de las muestras expuestas al glow y 40 N con la limpieza por bombardeo iónico.