Análisis de los productos de corrosión y desgaste adhesivo en recubrimientos de Ti-Si, Al-Ti y W-Ti usando espectroscopia Raman

Abstract

En este trabajo se llevó a cabo el análisis de los productos de la corrosión y desgaste de los recubrimiento TiSi, AlTi, WTi depositados por la técnica PVD sputtering RF sobre sustratos de acero inoxidable 316L y aleación de titanio Ti6Al4V. Una vez depositados los recubrimientos fueron expuestos a alta temperatura (600°, 100 hr) y a desgaste por deslizamiento en la prueba ball on disk. Las superficies corroídas y desgastadas fueron caracterizadas para identificar sus componentes y poder describir los mecanismos de corrosión y desgaste que estuvieron presentes. Los recubrimientos fueron analizados con espectroscopia Raman, microscopia electrónica de barrido (SEM/EDS), espectroscopia XPS, difracción de rayos X y perfilometría óptica. Se utilizó la técnica de mapeo Raman con análisis multivariado MCR-ALS para la generación de imágenes semi cuantitativas de las muestras después del proceso de corrosión a alta temperatura. El análisis de resultados mostró al recubrimiento TiSi como el de mejor resistencia a la corrosión a alta temperatura comparado con los recubrimientos AlTi y WTi. En cuanto al análisis de los productos del desgaste, se observó como el mecanismo de degaste tribo químico en el recubrimiento WTi ayudó en su resistencia al desgaste muy por encima sobre las propiedades tribológicas de los demás recubrimientos.

In this work was carried out the analysis of the corrosion and wear products of the TiSi, AlTi, WTi coating deposited by RF sputtering PVD technique on 316L stainless steel and Ti6Al4V titanium alloy substrates. Once deposited the coatings were exposed to high temperature (600 °, 100 hr) and sliding wear in the ball on disk test. Corroded and worn surfaces were characterized to identify their components and describe the mechanisms of corrosion and wear that were present. The coatings were analyzed with Raman spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM / EDS), XPS spectroscopy, X-ray diffraction and optical profilometry. It was used the Raman mapping technique with multivariate analysis MCR-ALS for the generation of semi-quantitative images of the samples after the high temperature corrosion process. The results showed that TiSi coating as the best corrosion resistance at high temperature compared to AlTi and WTi coatings. Regarding the analysis of wear products, it was observed how the tribo chemical wear mechanism in the WTi coating helped in its wear resistance well above the tribological properties of the other coatings.