CAPITOLUL 5

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.

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.

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.
Figura 5.2.2. Duritatea stratului obtinut prin difuzia staniului pe otel inoxidabil din pulberi, 501HV fata de duritatea miezului 244HV