Comportamiento al desgaste de recubrimientos de WC proyectados por plasma a partir de polvos micro y nanostructurados

Abstract

El objetivo de este trabajo es estudiar el comportamiento a desgaste de distintos recubrimientos de WC sobre acero inoxidable mediante proyección por plasma atmosférico. Se proyectan dos tipos de polvos comerciales con base cobalto (12 %) y níquel (10 %), con el objeto de analizar la influencia de la matriz e incluso del espesor del recubrimiento. Los recubrimientos obtenidos se caracterizan microestructuralmente por microscopía electrónica de barrido y difracción de rayos X. La caracterización tribológica de los recubrimientos se realiza mediante ensayos pin-on-disc contra bolas cerámicas de alúmina (2.400 HV) y nitruro de silicio (1.600 HV), sin lubricación, obteniéndose las tasas de desgaste y la evolución del coeficiente de rozamiento. Las pistas de desgaste y los residuos generados se caracterizaron mediante Microscopía Electrónica de Barrido, MEB. Los resultados muestran diferentes mecanismos de desgaste en cada par de material ensayado en función de la matriz y de la naturaleza de la bola empleada en el ensayo, encontrándose mayores tasas de desgaste con bola de nitruro de silicio. En una segunda fase, se obtienen recubrimientos, con dos polvos base cobalto cuyos tamaños de partícula son micrométrico y nanométrico, respectivamente, con el objetivo de estudiar la influencia del tamaño de partícula inicial sobre las propiedades a desgaste del recubrimiento. Los resultados obtenidos ponen de manifiesto una mayor resistencia al desgaste de los recubrimientos obtenidos con polvos nanoestructurados, bajo condiciones de carga elevadas, mientras que para cargas bajas ambos recubrimientos presentan un comportamiento similar a pesar de las diferencias microestructurales apreciadas

The aim of the present work is the study of wear behaviour of different WC coatings deposited on stainless steel substrate by means of atmospheric plasma spraying (APS). Two types of WC commercial powders, with different metal binder (12% Cobalt and 10% Nickel) have been deposited in order to analyse the influence of the metal matrix and thickness of the coating in tribological properties.The microstructure of the depositions was characterized using scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction analysis (XRD). On the other hand, tribology characterization of the coatings was made by pin-on-disk wear tests against alumina (2400HV) and silicon nitride (1600HV) ceramic balls, without lubrication. Wear rates and friction coefficient evolution have been calculated. Finally, wear tracks and wear debris have been analysed with the help of SEM.The results of each pair of tested materials show different mechanisms of wear related to the nature of the ball that has been used, obtaining higher wear rates with silicone nitride ball..In a second phase of the study, in order to examine the influence of the initial particle size on the wear properties of the coatings, cobalt based coatings have been analysed with different initial particle size (micrometric and nanometric particles).Results show that nanostructured coatings have higher wear resistance than microstrutured ones for high loads. However for low loads, behaviour is similar in spite of the microstructural differences appreciated