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Volumen II - SAM

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Las características del recubrimiento, como la dureza, el espesor, y la adherencia con el sustrato entre otras,<br />

son determinantes para obtener resultados satisfactorios en sus aplicaciones. Se demostró que un salto<br />

abrupto de propiedades entre los materiales de sustrato y recubrimiento y valores altos del espesor pone en<br />

riesgo la integridad de la unión sustrato-recubrimientos. Un mayor espesor, aumenta la capacidad de carga<br />

del recubrimiento, pero también aumentan las tensiones residuales en la interfase sustrato-película, que<br />

sumadas a la acción externa de pequeñas tensiones de corte pueden producir desprendimientos o roturas del<br />

recubrimiento. Por tanto, habrá una relación espesor-adherencia óptima para cada dupla de material sustratorecubrimiento<br />

[8].<br />

En este trabajo se estudian las características de recubrimientos de TiN y CrN por PVD realizados a distintas<br />

temperaturas de proceso sobre FE con distinto conteo nodular, austemperadas a 360 ºC. Se determinan los<br />

efectos de las condiciones del proceso PVD sobre las propiedades del sustrato de ADI (microestructura,<br />

macro y microdureza) y de los recubrimientos (dureza, espesor y adherencia).<br />

2 - PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL<br />

2.1. Material<br />

Se empleó una FE producida en un horno de inducción de media frecuencia de 55 Kg de capacidad,<br />

siguiendo las prácticas convencionales de fusión, nodulización e inoculación. La colada se efectuó en dos<br />

moldes de arena para obtener conteos nodulares significativamente diferentes entre sí. Se obtuvieron placas<br />

de 4 mm y bloques “Y” (ASTM A395) de 1 pulgada.<br />

La composición química, determinada por espectroscopía de emisión óptica con excitación por chispa,<br />

resultó: C: 3,26; Si: 2,85; Mn: 0,22; Cu: 0,65; Ni: 0,6; S: 0,016; P: 0,034; Mg: 0,042; CE: 4,22 (% en peso).<br />

Mediante procesamiento digital de imágenes se determinó el conteo nodular, resultando en promedio de<br />

1200 nod/mm 2 y 265 nód/mm 2 , para las placas de 4 mm y los bloques Y respectivamente.<br />

2.2. Preparación de las probetas<br />

Las probetas, de dimensiones 30 x 30 x 4 mm, se obtuvieron a partir de las placas y bloque Y, mediante<br />

aserrado y limado mecánico.<br />

El tratamiento de austemperado se realizó en hornos eléctricos. Se efectuó un austenizado a 900 ºC por un<br />

lapso de 60 minutos y luego un mantenimiento isotérmico en baño de sales a 360 ºC durante 45 minutos.<br />

Finalmente, sobre las probetas tratadas se efectuó un pulido manual con lija al agua de granulometría 1000.<br />

2.3. Proceso de recubrimiento PVD<br />

Los recubrimientos de TiN y CrN fueron realizados por la técnica PVD de plateado iónico con arco catódico,<br />

en dos plantas industriales, empleando distintas juegos de parámetros de proceso (I, <strong>II</strong>, <strong>II</strong>I), que se listan en<br />

la Tabla 1. Los parámetros de <strong>II</strong> y <strong>II</strong>I son de aplicación más general en la industria para piezas de aceros<br />

aleados con y sin tratamiento térmico. Los parámetros del proceso I se fijaron especialmente para este<br />

estudio. La fase final de limpieza de los sustratos se efectúa por bombardeo iónico dentro del reactor, en<br />

todos los procesos.<br />

Proceso<br />

PVD<br />

I<br />

<strong>II</strong> (**)<br />

<strong>II</strong>I (**)<br />

Condición previa<br />

del sustrato<br />

Tabla 1 - Parámetros de los procesos PVD<br />

Recubrimiento Temperatura<br />

Tiempo Tensión<br />

de Bias<br />

Corriente<br />

de arco<br />

Presión<br />

cámara<br />

Pulido manual fino/<br />

bombardeo iónico de Ti<br />

TiN 300 ºC 120 min -250 V 65 A 10-2 mbar<br />

Pulido manual fino/<br />

bombardeo iónico de Ar<br />

Pulido manual fino/<br />

bombardeo iónico de Ar<br />

TiN<br />

CrN<br />

400 ºC<br />

350 ºC<br />

60 min<br />

90 min<br />

-100 V 60 A (*)<br />

(*) La empresa proveedora no suministró la información.<br />

(**) La empresa proveedora del servicio sostiene que los sustratos sufren sobrecalentamiento del orden de 50<br />

ºC durante los procesos <strong>II</strong> y <strong>II</strong>I respecto a los datos informados en la Tabla 1. En cambio, la temperatura de<br />

300 ºC del proceso I aseguran que fue rigurosamente controlada.<br />

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