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Ciencias aplicadas e interdisciplinarias - Manufactura y producción - Tecnología del trabajado de los metales | 2017-03-10

Acero más resistente para maquinaria y herramientas

Agencia de Noticias UN | La dureza, resistencia al desgaste y adherencia de este material se mejoran con recubrimientos de nitruro de vanadio (VN) y nitruro de titanio (TiN).

Las nuevas adiciones aumentan la vida útil de herramientas de corte, moldes de inyección, aleaciones de aluminio y calidad en piezas moldeadas que incluyan este material. Mientras el VN imprime alta adherencia al acero AISI 304 y también al silicio, el TiN aumenta y garantiza una dureza extrema.

Este acero austenítico, por su bajo contenido en carbono, presenta una mejor resistencia a la corrosión o el deterioro químico en estructuras soldadas, de ahí su gran utilidad para la industria.

Para mejorar estas propiedades, especialmente la dureza y vida útil, se crearon películas en formas de multicapas de (VN/TiN), es decir un material sobre el otro con un espesor constante.

Este fue el trabajo investigativo de Maria José Rivera Chaverra, estudiante de Ingeniería Física de la Universidad Nacional de Colombia (U.N.) Sede Manizales, quien trabaja en el Grupo de Laboratorio de Física del Plasma.

“En la literatura se encuentran pocos reportes acerca del sistema VN/TiN en multicapas. Por lo tanto, se profundizó en el estudio de sus propiedades físicas, con miras a futuras aplicaciones; para esto se depositaron las películas de VN/TiN variando el número de bicapas para observar las variaciones en dichas propiedades y su comportamiento”.

Sintetización de películas

El proceso para producir las multicapas o recubrimientos de VN/TiN se hizo mediante Magnetrón Sputtering D.C. comercial (equipo especializado), usando vanadio y titanio (99,99 % de pureza).

Para esto se tuvieron en cuenta los parámetros requeridos para cada uno de los materiales involucrados de manera que las películas fueran sintetizadas con éxito.

Una vez obtenidas las películas se adelantó un tratamiento térmico para garantizar la cristalización del material y mejorar las propiedades. Las multicapas se sometieron a distintas técnicas de caracterización para analizar las propiedades obtenidas en el sistema.

Los recubrimientos, depositados en sustratos de silicio y AISI 304, se pulieron antes hasta conseguir un efecto de espejo.

Los sustratos se sometieron a una limpieza profunda, inicialmente con ultrasonido. Para evaluar las propiedades y el rendimiento de los recubrimientos se hizo una variación en el número de bicapas en cada experimento, y se estandarizó el espesor nominal de la multicapa.

Actualmente se realiza este análisis con el objetivo de encontrar una aplicación potencial para este material.

Esta investigación se hizo con la supervisión de la profesora Elisabeth Restrepo Parra, del Departamento de Física y Química de la U.N. Sede Manizales.


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