![back](figuri/back.gif)
|
CAPITOLUL 5
|
![next](figuri/next.gif)
|
Depunerea de straturi de nitrura de titan si
durificarea prin difuzia staniului pe otelurile inoxidabile austenitice
|
|
Asa cum s-a aratat în capitolul 1 în afara
de nitrurare ionica se fac cercetari pentru a depune noi tipuri de
straturi pe otelurile austenitice. În cadrul acestui capitol se
vor analiza pe scurt doua tehnologii de ingineria suprafetelor aplicate
otelurilor inoxidabile austenitice: depunerea de straturi de nitrura de
Ti si durificarea prin difuzia staniului.
5.1. Depunerea de straturi de nitrura
de titan
Depunerea de straturi de TiN are ca scop cresterea
performantelor la fabricarea implantelor umane si a instrumentelor
chirurgicale. S-a constatat ca aceste straturi au o
buna biocompatibilitate si o rezistenta ridicata la coroziune [209,
73].
Încercarile experimentale s-au facut pe un otel inoxidabil AISI
316L pe o instalatie RadioFrequency Plasma Activated Chemical Vapour
Deposition din dotarea laboratoarelor de la Universitatea din
Nottingham. Timpul de depunere a fost 8 ore la o temperatura de
550°C si s-a obtinut un strat de 3μm si o duritate de 1600HV.
Structura stratului depus a fost analizata prin difractie cu raze X.
Difractogramele sunt prezentate în figura 5.1.1.
Din figura 5.1.1 se observa la unghiurile 43,5° austenita γ-Fe
(111), 50,6° - austenita γ-Fe(200) si la 74,7° austenita γ-Fe
(220). De asemenea se observa si prezenta feritei în acest
otel, la unghiul 44,6° - α-Fe (110). În figura 5.1.2 este
prezentata difractograma pentru otelul 316L pe care s-a depus TiN.
Datorita faptului ca stratul de TiN este foarte subtire fluxul de raze
X a patruns prin stratul depus. Din acest motiv pe difractograma din
figura 5.1.1b2 apar vârfurile corespunzatoare otelului 316L si
în plus mai apar la 36,5° TiN(111), la 42,5° TiN(200), la
61,2°TiN(220), la 74° TiN(311), iar la 77,2° TiN(220)
Piesa pe care s-a depus TiN s-a încercat la coroziune prin
imersare întro solutie de 3%NaCl la temperatura de 25°C. Dupa
3
saptamâni nu s-au observat nici o urma de coroziune. Deci
aceste straturi au o rezistenta la coroziune foarte buna si o duritate
foarte ridicata.
![](figuri/fig5-1-1.png)
|
![](figuri/fig5-1-2.png)
|
5.2. Durificarea prin difuzia
staniului
Aceste încercari s-au facut pe un otel inoxidabil
316L (forjat si sinterizat din pulberi). Initial s-a pregatit o baie cu
o compozitie predominanta din Sn unde probele au fost mentinute la
timpi
diferiti, dupa care s-a aplicat un tratament de difuzie. În
urma tratamentului s-a obtinut un strat de compusi cu duritate ridicata
si foarte rezistent la coroziune. Cercetarile efectuate pe acest strat
au pus în evidenta un compus dur si fragil bogat în Cr, Sn
si Ni. Din figura 5.2.1 se observa duritatea ridicata a stratului depus
pe o proba din un otel AISI 316L forjat, iar în figura 5.2.2 se
observa aspectul si duritatea stratului depus pe un otel inoxidabil
316L
din pulberi metalice. Stratul de Sn obtinut pe
otelul inoxidabil a fost analizat pe un microscop electronic din
dotarea
Universitatii din Nottingham. În figura 5.2.3 apare morfologia
stratului obtinut, fotografiat prin metoda BackScatering în care
apar
fazele grele deschise la culoare. Microanaliza chimica,efectuata cu
sonda electronica raze X a stratului deschis la culoare a
aratat o concentratie foarte mare în staniu (80,37%Sn).
Din masuratorile de duritate a rezultat ca aceasta faza este foarte
moale. Faza închisa la culoare (cu un continut de 67%Sn) este
putin mai dura decât otelul inoxidabil, iar stratul
subtire de pe suprafata (figura 5.2.1) are o duritate de 800HV si un
continut de 50,7% Sn, 9,86%Cr, 36,91%Fe si 2,52%Ni.
Piesele pe care s-a obtinut acest strat au fost supuse la coroziune
prin imersare în solutie de 3%NaCl.
Dupa trei saptamâni de la imersare pe suprafata piesei nu au
aparut semne de coroziune, ceea ce indica o foarte buna rezistenta la
coroziune. Acest lucru se poate observa si în figura 5.2.1 unde
stratul obtinut nu este atacat ramânând ca si substarul.
![](figuri/fig5-2-1.png)
|
![](figuri/Fig5-2-4.png)
|
Figura 5.2.1. Duritatea stratului
obtinut prin difuzia staniului 788HV fata de duritatea miezului 274HV
|
Figura 5.2.3. Stratul de difuzie
fotografiat prin retrodispersie de raze X.
|
![](figuri/fig5-2-2b.png)
|
![](figuri/fig5-2-2.png)
|
Figura
5.2.2. Duritatea stratului obtinut prin difuzia staniului pe
otel inoxidabil din pulberi, 501HV fata de duritatea miezului 244HV
|
|