Evaluación de la resistencia a la oxidación de peliculas de Ti-Zr-Si-N producidas por Cosputtering

Authors

  • Leydi Julieta Cardenas Flechas Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia
  • Edgar Torres Barahona Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia
  • María Luisa Pinto Salamanca Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia
  • Jersson Xavier León Medina Universidad Nacional de Colombia
  • Jhon Jairo Olaya Florez Universidad Nacional de Colombia

DOI:

https://doi.org/10.24054/bistua.v15i2.629

Keywords:

recubrimientos nanoestructurados, oxidación cíclica, acero 316L, barreras térmicas

Abstract

Películas delgadas de Ti-Zr-Si-N se depositaron sobre sustratos de acero inoxidable 316 L usando la técnica de co-sputtering reactivo. El análisis de la estructura se realizó mediante difracción de rayos X (DRX), el análisis morfológico se realizó por microscopía electrónica de barrido (MEB) y microscopía óptica 3D. Los estudios de oxidación cíclica se realizaron en un horno en ambiente seco con un total de 300 ciclos, cada uno con una tasa de calentamiento de 46 °C/min hasta lograr una temperatura de 600 °C, la cual fue sostenida durante 30 min y finalmente enfriado a 20 °C/min. Los recubrimientos mejoraron la resistencia a la corrosión del acero inoxidable a altas temperaturas en un 30% debido a la formación de óxidos protectores. En este trabajo se discute el mecanismo de corrosión por oxidación cíclica para los recubrimientos realizados.

Downloads

Download data is not yet available.

References

Li J, Sun Y, Sun X, Qiao, J. (2005). Mechanical and corrosion-resistance performance of electrodeposited titania - Nickel nanocomposite coatings. Surface and Coatings Technology 192: 331–335. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2004.04.082

Tsai PC, Hsu CS. (2004). High temperature corrosion resistance and microstructural evaluation of laser-glazed plasma-sprayed zirconia/MCrAlY thermal barrier coatings. Surface and Coatings Technology 183: 29–34. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2003.08.090

Bautista WA, Díaz M, Martínez SA. (2017). Caracterización de las cenizas volantes de una planta termoeléctrica para su posible uso como aditivo en la fabricación de cemento. Revista de Investigación, Desarrollo e Innovación, 8(1): 135-146. doi: 10.19053/20278306.v8.n1.2017.7374

Bolívar F. (2009). Evaluación del comportamiento a elevadas temperaturas de recubrimientos de Al, Si y de Al modificado con Si Y Hf depositados mediante CVD-FBR sobre aceros ferrifico-martensíticos (9-12 %Cr). Tesis de doctorado. Universidad Complutense de Madrid Universidad Complutense de Madrid. https://doi.org/ISBN: 978-84-693-1123-3

Reyes F, Fernández FH, Duarte J. (2016). Panorama energético. REVISTA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN, 7 (1): 151-163. http://dx.doi.org/10.19053/20278306.v7.n1.2016.5605

Martínez S, Reyes F, González LX. (2013). Protección radiológica a trabajadores y público en instalaciones que operan radioisótopos industriales. Revista de Investigación, Desarrollo e Innovación, 3 (2): 120-124. doi: 10.19053/20278306.2166

Estrada CA, Parra CA, Pimentel JL. (2017). Propiedades estructurales, eléctricas y magnéticas en el sistema Na0.25 Ba0.75CoO3. BISTUA Revista de la Facultad de Ciencias Básicas, 15 (1). doi: https://doi.org/10.24054/01204211.v1.n1.2017.2557

Kutschej K, Mayrhofer PH, Kathrein M, Polcik P, Mitterer C. (2004). A new low friction concept for Ti1-xAlxN based coatings in high-temperature applications. Surface and Coatings Technology, 188–189(1–3 SPEC.ISS.), 358–363. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2004.08.022

Musil J. (2016). Advanced hard nanocomposite coatings: unique properties and role of energy. International Conference on Technological Advances of Thin Films & Surface Coatings, Singapore.

Choi H, Jang J, Zhang T, Kim JH, Park IW, Kim KH. (2014). Effect of Si addition on the microstructure, mechanical properties and tribological properties of Zr-Si-N nanocomposite coatings deposited by a hybrid coating system. Surface and Coatings Technology 259: 707–713. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2014.10.008

Rueda J, Hernández A. (2015). Growth of single-cristalline strontium titanate fibers using LHPG. BISTUA Revista de la Facultad de Ciencias Básicas 13: 24-28. https://doi.org/10.24054/01204211.v2.n2.2015.1796

Saladukhin IA, Abadias G, Michel A, Uglov VV, Zlotski SV, Dub SN, Tolmachova GN. (2015). Structure and hardness of quaternary TiZrSiN thin fi lms deposited by reactive magnetron co-sputtering. Thin Solid Films 581: 25–31. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2014.11.020

Mae T, Nose M, Zhou M, Nagae T, Shimamura K. (2001). The effects of Si addition on the structure and mechanical properties of ZrN thin films deposited by an r.f. reactive sputtering method. Surface and Coatings Technology 142: 954–958. https://doi.org/10.1016/S0257-8972(01)01187

Sobol’ OV, Pogrebnyak AD, Beresnev VM. (2011). Effect of the preparation conditions on the phase composition, structure, and mechanical characteristics of vacuum-Arc Zr-Ti-Si-N coatings. The Physics of Metals and Metallography, 112: 188–195. https://doi.org/10.1134/S0031918X11020268

Ramírez AL, Gil J, Medina MH, Cruz B. (2016). Implementación en entorno Labview de un sistema multifuncional de medidas magnetoópticas y magnetoeléctricas para caracterización de materiales. BISTUA Revista de la Facultad de Ciencias Básicas, 14 (2): 116-125. doi: https://doi.org/10.24054/01204211.v2.n2.2016.2188

Gómez O, Díaz M, Blandón A, Martínez S. (2016). Presencia de elementos contaminantes como Cd, As, Pb, Se y Hg en carbones de la zona Cundiboyacense, Colombia. REVISTA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN, 7(1): 141-150. Doi: http://dx.doi.org/10.19053/20278306.v7.n1.2016.5604

Correa CA, Ramírez CA. (2017). Oxidación cíclica en tres aceros utilizados en la construcción de calderas a una temperatura de 600 y 700 grados Celsius a condiciones variables (Bachelor's thesis, Pereira: Universidad Tecnológica de Pereira).

Pogrebnjak A, Baidak V, Beresnev V, Turbin P, Makhmudov N, Yashenko MIL, Tashmetov M. (2013). Physical-Mechanical Properties of Superhard Nanocomposite Coatings on Base Zr-Ti-Si-N, 19: 3–6.

Van Landeghem HP, Gouné M, Bordère S, Danoix F, Redjaïmia A. (2015). Competitive precipitation of amorphous and crystalline silicon nitride in ferrite: Interaction between structure, morphology, and stress relaxation. Acta Materialia, 93: 218–234. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2015.04.032

Wang T, Zhang G, Jiang B. (2015). Microstructure, mechanical and tribological properties of TiMoN/Si3N4 nano-multilayer films deposited by magnetron sputtering. Applied Surface Science, 326: 162–167. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2014.11.125

Pilloud D, Pierson JF, Pichon L. (2006). Influence of the silicon concentration on the optical and electrical properties of reactively sputtered Zr-Si-N nanocomposite coatings. Materials Science and Engineering B: Solid-State Materials for Advanced Technology 131: 36–39. https://doi.org/10.1016/j.mseb.2006.03.017

Fernandes FAP, Casteletti LC, Totten GE, Gallego J. (2012). Decomposition of expanded austenite in AISI 316L stainless steel nitrided at 723K. International Heat Treatment & Surface Engineering 6: 103–106. https://doi.org/10.1179/1749514812Z.00000000025

Martin PJ, Bendavid A, Cairney JM, Hoffman M. (2005). Nanocomposite Ti-Si-N, Zr-Si-N, Ti-Al-Si-N, Ti-Al-V-Si-N thin film coatings deposited by vacuum arc deposition. Surface and Coatings Technology 200: 2228–2235. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2004.06.012

Rizzo A, Signore MA, Penza M, Tagliente MA, De Riccardis F, Serra E. (2006). RF sputtering deposition of alternate TiN/ZrN multilayer hard coatings. Thin Solid Films, 515: 500–504. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2005.12.279

Yalamanchili K, Forsén R, Jiménez E, Johansson MP, Roa JJ, Ghafoor N, Odén M. (2014). Structure, deformation and fracture of arc evaporated Zr-Si-N hard films. Surface and Coatings Technology 258: 1100–1107. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2014.07.024

González A, Ageorges H, Rojas O, Lopez E, Bolivar F, Vargas F. (2013). Estudio de la resistencia a la corrosión y al choque térmico de recubrimientos a base de circona elaborados por proyección térmica por plasma atmosférico. Congreso Internacional de Materiales. Colombia.

Proy M, Utrilla MV, Otero E. (2014). “Estudio del comportamiento del acero 2.25Cr-1Mo frente a los fenómenos de oxidación cíclica e isoterma”. Rev. Metal. 50: 150-161. http://dx.doi.org/10.3989/revmetalm.003

Montoya B, Harvey J. (2017). Oxidación cíclica de acero ASTM A53 grado B con rociado térmico por arco de CR-NI a temperaturas de 500 a 600 grados Celsius (Bachelor's thesis, Pereira: Universidad Tecnológica de Pereira).

Parra JP, Piamba OE, Olaya JJ. (2015). Resistencia a la corrosión a alta temperatura en películas delgadas de Bix Tiy Oz producidas por sputtering R. F. Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales. 36: 2–8.

Cubillos JA., Albarracín A, Ortíz C, Muñoz E. (2016). Síntesis de nanopartículas de óxido de titanio en fase rutilo para el desarrollo de un material compuesto de espuma de poliuretano. BISTUA Revista de la Facultad de Ciencias Básicas, 14: 169-181. doi: https://doi.org/10.24054/01204211.v2.n2.2016.2191

Additional Files

Published

2017-11-28

How to Cite

Cardenas Flechas, L. J. ., Torres Barahona, E. ., Pinto Salamanca, M. L. ., León Medina, J. X. ., & Olaya Florez, J. J. . (2017). Evaluación de la resistencia a la oxidación de peliculas de Ti-Zr-Si-N producidas por Cosputtering. BISTUA REVISTA DE LA FACULTAD DE CIENCIAS BASICAS, 15(2), 81–95. https://doi.org/10.24054/bistua.v15i2.629

Issue

Vol. 15 No. 2 (2017)

Section

Paper

License

Copyright (c) 2017 BISTUA REVISTA DE LA FACULTAD DE CIENCIAS BASICAS

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

© Autores; Licencia Universidad de Pamplona