Análisis comparativo de recubrimientos duros de DLC y TiSiCN frente al desgaste y a la corrosión

Abstract

La vida en servicio de elementos de máquinas utilizados en la industria del gas y del petróleo puede ser extendida con el uso de recubrimientos que permiten mejorar las propiedades superficiales, como la resistencia al desgaste y a la corrosión. Los recubrimientos DLC son conocidos por su bajo coeficiente de fricción, alta resistencia al desgaste e inercia química. Las películas del tipo TiSiCN son cerámicas duras, por lo que otorgan una buena resistencia al desgaste abrasivo y erosivo. En este trabajo se analizan de forma comparativa estosdos recubrimientos cuando son depositados sobre un acero de media aleación AISI 4140. Se midió espesor y se hizo caracterización por XPS, DRX y espectroscopía Raman. Se realizaron ensayos de desgaste adhesivo tipo Pin-on-Disk y desgaste abrasivo (ASTM G65). Se evaluó la adhesión por Scrach Test. La resistencia a lacorrosión se evaluó mediante cámara de niebla salina y ensayos potenciodinámicos. El DLC presentó un bajo coeficiente de fricción μ ~ 0,2, con una pérdida de volumen dos veces menor que el TiSiCN, mientras que este último presentó una resistencia al desgaste abrasivo 30 veces superior. La adhesión del TiSiCN también fue superior. El DLC mostró una mayor resistencia a la corrosión.

Service life of machine parts used in the oil and gas industry can be expanded by using coatings that improve surface properties such as wear and corrosion resistance. DLC coatings are known for their low friction coefficient, high wear resistance and chemical inertness. TiSiCN films are hard ceramics, so they provide good resistance to abrasive and erosive wear. In this work, these two coatings deposited on alloy steel AISI 4140 are comparatively analyzed. Thickness was measured and the coatings were characterized by XPS, DRX and Raman spectroscopy. Pin-on-disk adhesive wear and abrasive wear tests (ASTM G65) were carried out. Adhesion was evaluated by scratch test. Corrosion resistance was evaluated by salt spray test and potentiodynamic tests. DLC coatings presented low friction coefficient μ ~ 0,2, and a volume loss twice as low as TiSiCN, whereas the latter presented 30 times the abrasive wear resistance. The adhesion of TiSiCN was also superior. DLC showed higher corrosion resistance.