Efecto del espesor de la capa sobre la adhesión práctica de la aleación Monel 400 borurada

Abstract

Este estudio presenta nuevos resultados sobre el comportamiento práctico de adhesión de una capa de boruro formada sobre aleación Monel 400, desarrollada mediante boruración en paquete de polvo (PPBP) a 1223 K durante 2, 4 y 6 h de tiempos de exposición, obteniendo espesores de capa de aproximadamente 7,9 a 23,8 µm. Las capas de boruro de níquel se caracterizaron mediante microscopía óptica, nanoindentación Berkovich, difracción de rayos X (DRX) y microscopía electrónica de barrido (MEB) para determinar la microestructura, la distribución de la dureza y los mecanismos de falla sobre las pistas desgastadas. Se realizaron pruebas de rayado en la aleación Monel 400 borurada de acuerdo con la norma ASTM C-1624, aplicando una carga normal progresivamente creciente de 1 a 85 N utilizando un penetrador de diamante Rockwell-C, revelando que las cargas críticas (L C1 , L C2 y L C3 ) aumentaron con el espesor de la capa. Las pruebas monitorearon el coeficiente de fricción y la tensión residual en tiempo real. Las cargas críticas se determinaron con base en la correlación entre la fuerza normal y la inspección visual de la superficie desgastada, identificando grietas (falla cohesiva) o desprendimiento (falla adhesiva). Los resultados expusieron las fallas cohesivas que aparecieron como grietas hertzianas, mientras que las fallas adhesivas fueron astillamiento y delaminación, con cargas críticas que alcanzaron hasta 49.0 N para las muestras boruradas durante 6 h. Además, los resultados indicaron que las cargas críticas aumentaron con un mayor espesor de capa. La dureza de la capa de boruro fue de aproximadamente 12 ± 0.3 GPa, ~4.0 veces mayor que la del sustrato, y el módulo de Young alcanzó 268 ± 15 GPa. Estos hallazgos subrayan que el PPBP mejora significativamente las propiedades mecánicas de la superficie, demostrando el potencial para aplicaciones que exigen alta resistencia al desgaste y fuerte adhesión de la capa.