Caracterización mecánica de recubrimientos de aluminio por CVD-FBR sobre aceros inoxidables y resistencia a la oxidación en vapor de agua

Resumen

Los recubrimientos de aluminio depositados sobre el acero inoxidable austenítico AISI 317 por Deposición Química de Vapor en Lecho Fluidizado (CVD-FBR) presentan a altas temperaturas una reducción de la velocidad de corrosión de más de 80 veces. Se realizó la caracterización mecánica de los recubrimientos por medio de microdureza, nanoindentación, para conocer cómo se vieron afectas las propiedades mecánicas (en especial la dureza y el módulo de Young) del recubrimiento y del sustrato luego de ser sometidos a la oxidación a alta temperatura. También se hicieron análisis por medio de Microscopia Electrónica de Barrido (MEB), para observar los cambios microestructurales, y de Microscopia de Fuerza Atómica (MFA), para observar cómo varía la topografía y el gradiente de rugosidad en función de la distancia recorrida por la punta del cantiléver durante los barridos.

Palabras clave

Deposición química de vapor, Recubrimientos de aluminio por CVD-FBR, Corrosión, Oxidación en vapor

Referencias

• R. Trevisan, C. Lima, Aspersao Termica Fundamentos E Aplicacoes. Brasil; Artliber. 2002.
• J. L. Marulanda, S.I. Castañeda-Quintana, & A. Remolina-Millan, “Recubrimientos depositados por CVD-FBR para protección a alta temperatura”. Dyna; vol. 80, n.° 181, pp. 181-91. 2013.
• J. Pérez-Mariano, J. Caro, C. Colominas. “Multilayer Coatings by Chemical Vapor Deposition in a Fluidized Bed Reactor at Atmospheric Pressure (Ap/Fbr-Cvd): Tin/Tan And Tin/W”. Surface & Coatings Technology. Elsevier, vol. 201, no. 6, pp. 2174-2180. 2006. Disponible en: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S025789720600260X.
• S. Hogmark, S. Jacobson y M. Larsson. Wear, vol. 246, pp. 20-33. 2000.
• J. L. Marulanda-Arévalo, F. J. Pérez-Trujillo, & S. I. Castañeda-Quintana, “Behavior of aluminum coating by CVD-FBR in steam oxidation at 700 °C”. CT&F - Ciencia, Tecnología y Futuro, vol. 5, n.° 4, pp. 77-86. 2014.
• J. Pérez-Mariano, K.H. Lau, A. Sanjurjo, J. Caro, D. Casellas, C. Colominas. “TiSiN nanocomposite coatings by chemical vapor deposition in a fluidized bed reactor at atmospheric pressure (AP/FBR-CVD)”, Surface and Coatings Technology, vol. 201, n.° 6, pp. 2217-2225, 2006.
• J. L. Marulanda-Arévalo, F. J. Pérez-Trujillo y A. Remolina-Millán, “Recubrimientos de aluminio-silicio realizados por deposición química de vapor en lecho fluidizado sobre el acero inoxidable AISI 316”. Revista Facultad de Ingeniería, Uptc, Vol. 22, N.° 34. Enero-Junio de 2013.
• P. Rodríguez, B. Caussat, C. Ablitzer, X. Iltis, & M. Brothier. “Fluidization and coating of very dense powders by Fluidized Bed Chemical Vapour Deposition”. Chemical Engineering Research and Design, vol. 91, pp. 2477-2483. 2013.
• F.J. Pérez, F. Pedraza, M. P. Hierro and, P.Y. Hou, “Adhesion properties of aluminide coatings deposited via CVD in fluidised bed reactors (CVD-FBR) on AISI 304 stainless steel”, Surface & Coatings Technology, vol. 133-134, pp. 338-343. 2000. Disponible en: http://dx.doi.org/10.1016/S0257-8972(00)00952-X.
• G. Angelopoulos, S. Kinkel, N. Voudouris, Surface and Coatings Technology, vol. 78, pp. 72-77. 1996.
• J. L. Marulanda-Arévalo, S.I. Castañeda-Quintana y A. Remolina-Millán, “Oxidación en vapor de agua a 700 ºC y 750 ºC del acero inoxidable AISI 317 recubierto con aluminio por CVD-FBR”. Rev. Fac. Ing. Univ. Antioquia N.º 71, pp. 191-201. 2014.
• D. Pérez-Muñoz, Nanocaracterización mecánica de recubrimientos de aluminio depositados sobre aceros inoxidables austeníticos sometidos a oxidación en vapor de agua. Tesis pregrado en Ingeniería Mecánica. Colombia. Universidad tecnológica de Pereira. Facultad de Ingeniería Mecánica. 2014.
• M. Salerno, N. Patra & A. Diaspro. “Atomic force microscopy nanoindentation of a dental restorative midifill composite”. Dental Materials, vol. 28, pp. 197-203. 2012.
• Electrical Mapping of AISI 304 Stainless Steel Subjected to Intergranular Corrison Performed by Means of AFM – L.
• Y. Xia, M. Bigerelle, S. Bouvier, A. Lost, P.-E. Mazeran. Quantitative Approach to Determine the Mechanical Properties by Nanoindentation Test: Application on Sandblasted Materials. February 2015, pages 297-304.
• Reza Pejman, S. Hassan Salehi, Manouchehr Salehi. “Numerical study of interfacial crack growth effects on Nanoindentation mechanical properties in presence of pre-existing defect”. October 2013, pp. 408-413.
• Fisher-Cripps, Anthony C. Nanoindentation, Mechanical Engineering Series, 2nd edition, New York: Springer. 2012.
• A. Stylianou & D. Yova. “Surface nanoscale imaging of collagen thin films by Atomic Force Microscopy”. Materials Science and Engineering, C, Materials for biological applications vol. 33, no. 5, pp. 2947–2957. 2013.
• B. Destouches, Estudio del efecto del tamaño en nanoindentación. Tesis Maestría en Biomateriales. España. Universidad Politécnica de Cataluña. Departamento de Ciencia de los Materiales. 2008.
• ASTM Standards, Estándar para ensayo de dureza Rockwell y dureza superficial Rockwell de materiales metálicos. ASTM E18-03.
• Nanosurf. Easyscan 2 AFM Operating Instructions, SPM Control Software, versión 3.0. July 2011.
• Image Metrology. SPIP Handbook, Control Software, version 6.2.6, 2014.
• Qianhua Kan, Wenyi Yan, Guozheng Kang, Qingping Su. “Oliver – Pharr indentation method in determining elastic moduli of shape memory alloys – A phase transformable material”. Journal PF the Mechanics and Physics of Solids, Vol. 61, no. 10, pp. 2015-2033, October 2013.
• L. E. Bertassoni, G. W. Marshall, M. V. Swain. “Mechanical heterogeneity of dentin at different length scales as determined by AFM phase contrast”. Micron, Vol. 43, no. 12, pp. 1364-1371, December 2012.