Nuevas tecnologías de tratamiento dúplex para la mejora de la adherencia de recubrimientos DLC sobre acero inoxidable austenítico
| dc.contributor.advisor | García Lorente, José Antonio | |
| dc.contributor.author | Gómez Alonso, Íñigo | |
| dc.contributor.department | Ingeniería Mecánica, Energética y de Materiales | es_ES |
| dc.contributor.department | Mekanika, Energetika eta Materialen Ingeniaritza | eu |
| dc.date.accessioned | 2024-04-24T12:31:07Z | |
| dc.date.available | 2024-04-24T12:31:07Z | |
| dc.date.issued | 2024 | |
| dc.date.submitted | 2024-04-24 | |
| dc.description.abstract | El acero inoxidable austenítico AISI 316L, conocido por sus excelentes propiedades anticorrosivas y resistencia a la corrosión en ambientes agresivos, ha sido un material fundamental en diversas aplicaciones industriales y biomédicas. Este acero presenta una composición que incluye cromo, níquel y molibdeno, confiriéndole una estabilidad química única y una alta tenacidad, lo que lo convierte en una elección predominante en entornos agresivos. Para potenciar las capacidades de este versátil material, se han explorado innovadoras técnicas de recubrimiento de carbón como diamante (DLC). En este contexto, los recubrimientos depositados mediante la técnica de pulverización catódica de magnetrón de impulsos de alta potencia (HiPIMS) por pulsos positivos sobre el acero inoxidable austenítico AISI 316L han emergido como una estrategia prometedora para mejorar sus propiedades superficiales. Estos recubrimientos HiPIMS de pulsos positivos ofrecen ventajas sustanciales sobre las técnicas convencionales, destacándose por su capacidad para producir capas delgadas con una alta densidad de corriente iónica y una mayor energía de impacto. Esto resulta en una adhesión mejorada y una estructura densa del recubrimiento, proporcionando propiedades mecánicas y tribológicas superiores. Para optimizar la resistencia al desgaste y mejorar las propiedades del acero inoxidable, se ha empleado la técnica de implantación iónica por inmersión en plasma (PIII). Esta estrategia permite la creación de gradientes de dureza en la superficie del sustrato, mejorando la capacidad del material para resistir fuerzas abrasivas y contribuyendo a una mayor vida útil en condiciones de fricción. Mediante la aplicación de la nitruración de plasma apantallada (ASPN), se logra una mejora significativa en la adherencia del recubrimiento DLC. Esta técnica permite la formación de una capa nitrurada en la interfaz sustrato-recubrimiento, mejorando la adherencia y proporcionando una resistencia adicional contra el desprendimiento prematuro. La incorporación de sustratos fabricados mediante técnicas de fabricación aditiva presenta un nuevo enfoque de utilización de recubrimientos sobre acero inoxidable. Aunque se observa una disminución en algunas propiedades en comparación con los tratamientos anteriores, el empleo de tratamientos dúplex con nitruraciones mediante plasma apantallada demuestra ser especialmente beneficioso en el contexto de sustratos 3D. El principal aporte de la presente tesis en el ámbito de los tratamientos dúplex radica en la aplicación de las técnicas de recubrimiento DLC WC:C mediante HiPIMS de pulsos positivos, con la introducción de gradientes de dureza mediante los procesos de PIII y ASPN. Además, se llevó a cabo la aplicación de estas técnicas sobre sustratos fabricados mediante tecnologías de fabricación aditiva. Este estudio estuvo orientado a comparar las propiedades superficiales del acero inoxidable austenítico AISI 316L, potenciando las características mecánicas y tribológicas de los recubrimientos DLC. Este enfoque no solo contribuye al fortalecimiento de la adherencia de los recubrimientos, sino que también abre nuevas perspectivas para su aplicación en diversos sectores industriales y biomédicos. | es_ES |
| dc.description.abstract | AISI 316L austenitic stainless steel has become pivotal in both industrial and biomedical applications due to its outstanding corrosion resistance and durability in harsh environments. The composition of this steel, which comprises chromium, nickel, and molybdenum, provides exceptional chemical stability and toughness, making it the leading choice for challenging scenarios. Innovative techniques have been investigated to further improve the capabilities of DLC coating on a versatile material. Among them, the high-power pulsed magnetron sputtering (HiPIMS) method, utilizing positive pulses on AISI 316L austenitic stainless steel, has shown great potential in enhancing the surface properties of the material. Positive pulse HiPIMS coatings provide significant benefits over traditional methods, particularly in their capacity to produce thin layers with high ionic current density and greater impact energy. Consequently, these coatings exhibit enhanced adhesion and a dense coating structure, yielding superior mechanical and tribological properties. To optimize stainless steels wear resistance and properties, the plasma immersion ion implantation (PIII) technique has been adopted. This approach facilitates the development of gradients of hardness on the surface of the substrate, thereby enhancing the material's resistance against abrasive forces and culminating in prolonged durability under frictional conditions. The utilization of shielded plasma nitriding (ASPN) results in substantial enhancement of the DLC coating's adhesion. This method enables the creation of a nitrided layer at the interface between the coating and substrate, which enhances their bond and offers extra protection against early separation. Including substrates produced by additive manufacturing techniques introduces a fresh approach to enhancing the properties of stainless steel. Despite a slight decrease in certain properties when compared to previous treatments, the implementation of duplex treatments with shielded plasma nitriding has been found to be particularly advantageous in this specific context. Ultimately, the primary contribution made by this thesis around duplex treatments focuses on the utilization of DLC WC:C coating techniques via positive pulse HiPIMS, and the introduction of hardness gradients through PIII and ASPN processes. The study conducted the techniques on substrates made via additive manufacturing technologies. Its aim was to enhance the mechanical and tribological characteristics of DLC coatings, thereby significantly improving the surface properties of AISI 316L austenitic stainless steel. This approach strengthens the adhesion of the coatings and offers new perspectives for industrial and biomedical applications. | en |
| dc.description.doctorateProgram | Programa de Doctorado en Ciencias y Tecnologías Industriales (RD 99/2011) | es_ES |
| dc.description.doctorateProgram | Industria Zientzietako eta Teknologietako Doktoretza Programa (ED 99/2011) | eu |
| dc.format.mimetype | application/pdf | en |
| dc.identifier.doi | 10.48035/Tesis/2454/48029 | |
| dc.identifier.uri | https://academica-e.unavarra.es/handle/2454/48029 | |
| dc.language.iso | spa | en |
| dc.relation.publisherversion | https://doi.org/10.48035/Tesis/2454/48029 | |
| dc.rights | Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0) | en |
| dc.rights.accessRights | info:eu-repo/semantics/openAccess | |
| dc.rights.uri | https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ | |
| dc.subject | Recubrimiento DLC WC:C | es_ES |
| dc.subject | Tratamiento duplex | es_ES |
| dc.subject | Acero inoxidable austenítico AISI 316L | es_ES |
| dc.subject | Recubrimientos HiPIMS | es_ES |
| dc.subject | Implantación iónica por inmersión en plasma (PIII) | es_ES |
| dc.subject | Nitruración de plasma apantallada (ASPN) | es_ES |
| dc.subject | Adherencia | es_ES |
| dc.title | Nuevas tecnologías de tratamiento dúplex para la mejora de la adherencia de recubrimientos DLC sobre acero inoxidable austenítico | es_ES |
| dc.type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| relation.isAdvisorOfPublication | 5fcfd26a-17b7-4840-9b53-f4891478d11b | |
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