Estudio tribológico de fricción y desgate de capas de aleación NiP

Abstract

Los recubrimientos de níquel-fósforo (NiP) son una buena alternativa al cromo duro – cuestionado hoy en día por la prohibición del uso del cromo hexavalente, a partir del cual se obtienen la mayor parte de los cromados – porque puede alcanzar durezas elevadas después de un tratamiento térmico. Otra vía también conocida es la obtención de composites a partir de la adición de partículas duras y abrasivas, como el carburo y el nitruro de silicio (SiC y Si3N4). En este campo, la investigación y el desarrollo de nuevos materiales se enfoca en el uso de partículas de tamaño cada vez más pequeño, entrando dentro del rango nanométrico, y el estudio de la influencia de este parámetro en las propiedades de los composites. Uno de ellos, importante para la aplicación que se espera de este tipo de recubrimientos, es la caracterización de la fricción y la resistencia al desgaste. Esto supone un reto ya que muchas veces el espesor de la capa a estudiar es demasiado pequeño para aplicar los métodos y instrumentos habituales. Por eso, en este proyecto se utiliza un nuevo equipo Ball on Disk diseñado a medida para el estudio de capas delgadas que permite aplicar fuerzas pequeñas sobre áreas de estudio de pocos mm2. Así, se han estudiado las propiedades tribológicas de fricción y desgaste en recubrimientos electroquímicos de NiP y de sus composites con partículas abrasivas con una máquina de ensayos Ball on Disc. La caracterización del desgaste se ha hecho mediante microscopia óptica, para ver en detalle la abrasión sufrida por las muestras ensayadas así como la pérdida de material en las bolas, y finalmente perfilometria, medir la profundidad de la abrasión realizada. Se ha observado dependencia del coeficiente de fricción y la tasa de desgaste con la morfología de la superficie, el tamaño de las partículas incorporadas en los composites y el efecto del tratamiento térmico sobre las muestras. El sistema ball-on-disk ha permitido apreciar una notable reducción del coeficiente de fricción para muestras con partículas nanométricas aunque no se ha podido establecer una tasa de desgaste para las mismas debido a su morfología superficial, pero siendo comparativamente las menos desgastadas de entre todos los recubrimientos ensayados.