Desempeño frente al desgaste deslizante de recubrimientos base Fe depositados mediante termorrociado

TRABAJO ESPECIAL DE GRADO
“DESEMPEÑO FRENTE AL DESGASTE DESLIZANTE DE
RECUBRIMIENTOS BASE Fe DEPOSITADOS MEDIANTE
TERMORROCIADO”
Presentado Ante la Ilustre
Universidad Central de Venezuela
Para optar al Título de
Ingeniera Metalúrgica
Por la Bra.
Airam Adlé González Rondón
Caracas, Febrero 2014

TRABAJO ESPECIAL DE GRADO
“DESEMPEÑO FRENTE AL DESGASTE DESLIZANTE DE
TERMORROCIADO”
Tutora: Dra. Yucelys Santana
Presentado Ante la Ilustre
Universidad Central de Venezuela
Para optar al Título de
Ingeniera Metalúrgica
Por la Bra.
Airam Adlé González Rondón
Caracas, Febrero 2014

iii
A mis Padres y mentores
A mi familia y amigos más cercanos

iv
Agradecimientos
Agradezco a mi Dios, Señor y Salvador por guiarme, guardarme y cumplir sus
promesas cada día en mi vida, a través de su cálido amor he llegado hasta aquí.
A mis padres, Carlos y Thais, quien son los seres maravillosos que usó Dios para
amarme, guiarme y enseñarme cada día cuan valioso es esforzarse y ser valiente.
A Nailuj, Johnny y Samuel por regalarme momentos de alegría cuando el estrés
abrumaba mis días.
A mi prof. y tutora Yucelys Santana, quien con sus conocimientos guió la realización
de este Trabajo Especial de Grado.
A la Universidad Central de Venezuela y la Escuela de Ingeniería Metalúrgica y
Ciencia de los Materiales por ser mi hogar durante mi formación como profesional, por
verme venciendo las sombras.
A los prof(s). La Barbera, Ochoa y Carrasquero por compartir sus conocimientos en
los momentos precisos.
A los prof(s). Gustavo Castro, Santiago Marrero y Williams Meléndez por ayudarme
a obtener los resultados para la tesis.
A la IBH y la PIBG por ser mi respaldo en oración siempre y estar pendientes de mi.
A mis tías Astrid y Yelitza Rondón, quienes estuvieron conmigo en los momentos
más importantes de la realización de este trabajo.
A la Sra. Alba y Sara, quienes me acobijaron en su hogar y me hicieron sentir como
una más de su familia.
A mis grandes amigos: Pablo, por brindarme su apoyo durante toda mi vida, Luis por
acompañarme y hacerme reír en los momentos de mayor tensión durante la tesis,
Gabriela, Iván y Angela por permanecer conmigo desde el inicio de esta gran aventura.
Y a todos mis demás amigos, quienes han influido en mi vida siempre.
A mis profesores, quienes con sus conocimientos han formado los mios durante la
carrera y me permitirán iniciar mi vida como profesional.
A todos mis más sinceros agradecimientos

v
González R. Airam A.
DESEMPEÑO FRENTE AL DESGASTE DESLIZANTE DE
TERMORROCIADO
Tutora: Dra. Yucelys Y. Santana. Trabajo Especial de Grado.
Caracas, UCV. Facultad de Ingeniería.
Escuela de Ingeniería Metalúrgica y
Ciencia de los Materiales. Año 2014, 140 Páginas.
Palabras claves: Desgaste deslizante, termorrociado, plasma, llama, tratamiento
térmico, recubrimientos base Fe.
El presente trabajo pretende estudiar el desempeño frente al desgaste deslizante de
recubrimientos de una aleación base Fe depositados mediante termorrociado. Sobre
probetas de acero SAE 1045 se realizó el termorrociado por llama y plasma de la
aleación Metco 449P y luego se trataron térmicamente a 600 °C por 30 min en un horno
de atmosfera controlada, la caracterización se hizo por Difracción de rayos X (DRX),
Microscopía Óptica (MO), Microscopía Electrónica de Barrido (MEB) y Microanálisis
químico por dispersión en la energía de rayos X (EDS), se midió su dureza mediante
microindentación Vickers con una carga de 300 gf por 12 s, las propiedades ante el
desgaste deslizante en seco se evaluaron en una configuración bola sobre disco bajo una
carga de 10 N, a una velocidad de deslizamiento de 0,11 m/s y 31831 ciclos, los
recubrimientos se ensayaron frente a contrapartes estáticas de acero 52100 y WC-6Co de
6 mm de diámetro, su caracterización se realizó por MEB-EDS y pérdida de masa. El
tratamiento térmico permitió la formación de carburos, boruros y compuestos
intermetálicos de los elementos que componen la aleación, la dureza de los
recubrimientos aumentó con el tratamiento térmico; pero no tuvo ningún efecto sobre la
porosidad de los mismos, ya que se mantuvo en ~19,2% para los termorrociados por
llama y ~4,4% para los termorrociados por plasma. El coeficiente de fricción promedio
de los recubrimientos ensayados frente al acero 52100 estuvo entre 0,5 y 0,55; mientras
que para los ensayados frente a WC-6Co presentó fluctuaciones durante el recorrido,
haciendo que el mismo se incrementara progresivamente, siempre por debajo de 0,53. El
mecanismo de desgaste de los recubrimientos frente al acero 52100 fue de tipo adhesivo,
frente a WC-6Co los mecanismos de desgaste fueron: abrasión, adhesión y delaminación
fatiga. El tratamiento térmico provocó una disminución de la resistencia al desgaste
deslizante frente al acero 52100 y WC-6Co en los recubrimientos termorrociados por
llama y plasma.

vi
ÍNDICE
Dedicatoria iii
Agradecimiento iv
Resumen v
ÍNDICE DE TABLAS x
ÍNDICE DE FIGURAS xii
INTRODUCCIÓN
CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO 3
1.1 Polvo de aleación Metco 449P 3
1.2 Proyección térmica 3
1.2.1 Termorrociado por Plasma 7
1.2.2 Termorrociado por Llama o combustión 8
1.3 Características de los recubrimientos termorrociados 10
1.3.1 Microestructura 10
1.3.1.1 Splat 11
1.3.1.2 Porosidad 12
1.3.1.3 Inclusiones de óxidos 13
1.3.2 Superficie o rugosidad superficial 14
1.4 Tratamiento térmico en los recubrimientos termorrociados 16
1.5 Caracterización de los recubrimientos termorrociados 17
1.5.1 Métodos de caracterización microestructural 17
1.5.1.1 Espectroscopía por dispersión en la energía de rayos X (EDS) 17
1.5.1.2 Difracción de Rayos X 18
1.5.1.3 Análisis microestructural 18
1.5.1.3.1 Microscopía Óptica 18
1.5.1.3.2 Microscopía Electrónica de Barrido (MEB) 19
1.5.2 Microdureza 20
1.5.3 Propiedades tribológicas 22

vii
1.5.3.1 Tribología 23
1.5.3.1.1 Fricción 23
1.5.3.1.2 Desgaste 24
1.5.3.1.2.1 Tribosistema 24
1.5.3.1.2.2 Mecanismos de desgaste 25
1.6 Dispositivo de ensayo de desgaste por deslizamiento 28
1.6.1 Parámetros del ensayo 29
1.6.2 Descripción de las bolas utilizadas en los ensayos 30
1.6.2.1 Bolas de acero 52100 endurecido 30
1.6.2.2 Bolas de carburo de tungsteno WC-6Co 31
CAPÍTULO II
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 40
2.1 Descripción del Procedimiento Experimental 42
2.1.1 Preparación del sustrato 42
2.1.2 Proyección térmica por Plasma 43
2.1.3 Proyección térmica por Llama 43
2.1.4 Tratamiento térmico 44
2.1.5 Preparación metalográfica 45
2.1.5.1 Corte y embutido 45
2.1.5.2 Desbaste y pulido 46
2.1.6 Observación por Microscopía Óptica (MO), Microscopía Electrónica de
Barrido (MEB) y Espectroscopía por dispersión en la energía de
rayos X (EDS) 47
2.1.6.1 Microscopia Óptica (MO) 47
2.1.6.1.1 Medición de la porosidad 47
2.1.6.1.2 Medición del espesor del recubrimiento 47
2.1.6.2 Microscopía Electrónica de Barrido (MEB) y Espectroscopía por
dispersión en la energía de rayos X (EDS) 48
2.1.7 Difracción de Rayos X 49
2.1.8 Ensayos de desgaste deslizante 49
2.1.9 Medición del volumen y tasa de desgaste de los recubrimientos 50

viii
2.1.10 Ensayos de microdureza Vickers 51
CAPÍTULO III
RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS 53
3.1 Caracterización microestructural 53
3.1.1 Análisis por Difracción de Rayos X (DRX) 53
3.1.2 Análisis por Microscopía Óptica (MO) 57
3.1.2.1 Recubrimientos termorrociados por llama 57
3.1.2.1.1 Morfología 57
3.1.2.1.2 Espesor promedio 58
3.1.2.1.3 Porosidad promedio 59
3.1.2.2 Recubrimientos termorrociados por plasma 60
3.1.2.2.1 Morfología 60
3.1.2.2.2 Espesor promedio 62
3.1.2.2.3 Porosidad promedio 64
3.1.3 Análisis por Microscopía Electrónica de Barrido (MEB) 65
3.1.3.1 Superficie 65
3.1.3.2 Sección transversal 71
3.2 Propiedades mecánicas 79
3.2.1 Dureza Vickers 79
3.3 Caracterización tribológica 89
3.3.1 Ensayos de desgaste deslizante en seco de los recubrimientos
termorrociados por llama y plasma sin y con tratamiento térmico frente a
una contraparte de acero 52100 89
3.3.2 Ensayos de desgaste deslizante en seco de los recubrimientos
termorrociados por llama y plasma sin y con tratamiento térmico frente a
una contraparte de WC-6Co 107
3.3.3 Comparación del comportamiento tribológico de los recubrimientos
termorrociados por llama y plasma sin y con tratamiento térmico
ensayados frente a las contrapartes estáticas de acero 52100 y
WC-6Co 131
CAPÍTULO IV

ix
CONCLUSIONES 133
CAPÍTULO V
RECOMENDACIONES 135
CAPÍTULO VI
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 136

x
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1.1 Composición química elemental de la aleación base Fe Metco 449p. 3
Tabla 1.2 Propiedades de los recubrimientos obtenidos por proyección térmica en
función al tipo de técnica y material de recubrimientos usado. 6
Tabla 1.3: Clasificación de los tipos de desgaste 26
Tabla 1.4: Características de las bolas de acero 52100 endurecidas 30
Tabla 1.5: Características de las bolas de WC-6Co 31
Tabla 2.1: Composición química elemental del acero estructural SAE 1045 42
Tabla 2.2: Parámetros del termorrociado por Plasma durante la deposición del
recubrimiento 43
Tabla 2.3: Parámetros de los gases durante la proyección térmica por Llama 44
Tabla 2.4: Proceso de embutición para una resina termoendurecible 46
Tabla 2.5: Condiciones de las muestras a ensayar y sus contrapartes
correspondientes 50
Tabla 3.1: Compuestos presentes en los recubrimientos 56
Tabla 3.2: Espesor promedio de RTLSTT 59
Tabla 3.3: Espesor promedio de RTLCTT 59
Tabla 3.4: Porcentaje de porosidad promedio de RTLSTT y RTLCTT 60
Tabla 3.5: Espesor promedio del recubrimiento, la capa de adherencia y del conjunto
para RTPSTT 63
Tabla 3.6: Espesor promedio del recubrimiento, la capa de adherencia y del conjunto
para RTPCTT 64
Tabla 3.7: Porcentaje de porosidad promedio de RTPSTT y RTPCTT 65
Tabla 3.8: Composición química de elementos por EDS de las fases presentes en el
RTLSTT 68
RTLCTT 68
RTPSTT 70

xi
RTPCTT 71
Tabla 3.12: Composición química de elementos por EDS de las fases presentes en la
capa de adherencia del RTLSTT 72
capa de adherencia del RTLCTT 73
Tabla 3.14: Composición química de elementos por EDS de las fases presentes en
recubrimiento del RTLSTT 75
Tabla 3.15: Composición química de elementos por EDS de las fases presentes en
recubrimiento del RTLCTT 75
capa de adherencia del RTPSTT 76
capa de adherencia del RTPCTT 77
recubrimiento del RTPSTT 78
recubrimiento del RTPCTT 79
Tabla 3.20: Coeficientes de fricción de los recubrimientos 91
Tabla 3.21: Masa perdida de los recubrimientos termorrociados por llama sin y con
tratamiento térmico luego de los ensayos de desgaste deslizante en seco 104
Tabla 3.22: Masa perdida de los recubrimientos termorrociados por plasma sin y con
Tabla 3.23: Coeficientes de fricción del RTLSTT 109
Tabla 3.24: Coeficientes de fricción del RTLCTT 110
Tabla 3.25: Coeficientes de fricción del RTPSTT 110
Tabla 3.26: Coeficientes de fricción del RTPCTT 110
Tabla 3.27: Masa perdida de los recubrimientos termorrociados por llama sin y con
Tabla 3.28: Masa perdida de los recubrimientos termorrociados por plasma sin y con

xii
ÍNDICE DE FIGURAS
Fig. 1.1 Principios de la formación del recubrimiento mediante proyección
térmica 5
Fig. 1.2 Clasificación de las técnicas de proyección térmica de acuerdo a la energía
térmica necesaria para la fusión del material de aporte 5
Fig. 1.3 Esquema del proceso de termorrociado por plasma 8
Fig. 1.4 Equipo de termorrociado por combustión de material en forma de polvo 9
Fig. 1.5 Esquema de la formación de un recubrimiento; sustrato, óxidos, poros y
partículas no fundidas 11
Fig. 1.6 Estructura laminar de un splat, típica de proyección térmica 11
Fig. 1.7: Defectos típicos en los recubrimientos termorrociados 13
Fig. 1.8: Aleación a base de Níquel termorrociada por plasma 14
Fig. 1.9: Indentaciones Vickers hechas a un acero inoxidable AISI/SAE 430 usando (de
izquierda a derecha) 500, 300, 100, 50 y 10 gr a 250X 22
Fig. 1.10: Representación esquemática de los elementos de un tribosistema 25
Fig. 1.11: Ruptura de las juntas dentro a) La cara interfacial, b) Material más blando A,
c) En el material más blando predominantemente A pero también en B, d) Ambos
materiales A y B en igual proporción 26
Fig. 1.12: Desgaste por abrasión 27
Fig. 1.13: Micromecanismos de desgaste por abrasión 27
Fig. 1.14: Formación de grietas y su propagación en fatiga superficial 28
Fig. 1.15: Desgaste por reacción triboquímica 28
Fig. 1.16: Esquema de un equipo con una configuración bola sobre disco 29
Fig. 1.17: Recubrimiento sin tratamiento térmico en su sección transversal, se observan
partículas semiesféricas (señaladas en amarillo) y una estructura
en forma de lamelas 32
Fig. 1.18: Morfología del recubrimiento sin tratamiento térmico en su sección
transversal a 400X 33

xiii
Fig. 1.19: Partículas de desgaste producto del ensayo de bola sobre disco del
recubrimiento termorrociado por HVOF Colferoloy-103. Se evidencian partículas
grandes con partículas muy pequeñas 34
Fig. 1.20: Huella de desgaste del recubrimiento compuesto por la mezcla de
Ni/grafito/TiC, zona A: capa de material adherido, zona B: superficie
del recubrimiento 36
Fig. 1.21: Curvas de propiedades tribológicas de las tres muestras bajo condición de
deslizamiento seco, derecha: coeficiente de fricción, izquierda:
profundidad desgastada 37
Fig. 1.22: Superficies de desgaste de acero 1045, capa de FeS y capa de 3Cr13/FeS
condiciones de deslizamiento en seco, de izquierda a derecha respectivamente 37
Fig. 2.1: Esquema del procedimiento experimental 41
Fig. 2.2: Etapas del tratamiento térmico en atmosfera controlada con argón 45
Fig. 2.3: Equipo para desgaste deslizante en seco 49
Fig. 2.4: Esquema donde se observa la disposición de las microindentaciones en la
sección transversal de las muestras 52
Fig. 3.1: Difractograma del RTLSTT 54
Fig. 3.2: Difractograma del RTLCTT 55
Fig. 3.3: Difractograma del RTPSTT 55
Fig. 3.4: Difractograma del RTPCTT 56
Fig. 3.5: Fotomicrografías por MO de la sección transversal del (a) RTLSTT y (b)
RTLCTT, a 200X 57
Fig. 3.6: Fotomicrografías por MO de la sección transversal del (a) RTLSTT y (b)
RTLCTT, a 400X 58
Fig. 3.7: Fotomicrografías por MO de la sección transversal del (a) RTLPSTT y (b)
RTPCTT, a 100X 61
RTPCTT, a 200X 62
RTPCTT, a 400X 62

xiv
Fig. 3.10: Fotomicrografía por MEB de la superficie de (a) RTLSTT y (b) RTLCTT, en
el modo de electrones secundarios a 100X 66
el modo de electrones retrodispersados a 800 y 500X, respectivamente, con su
respectivo EDS 67
Fig. 3.13: Fotomicrografía por MEB de la superficie de (a) RTPSTT y (b) RTPCTT, en
Fig. 3.14: Fotomicrografías por MEB de la superficie de (a) RTPSTT y (b) RTPCTT, en
Fig. 3.15: Fotomicrografías por MEB de la superficie de (a) RTPSTT y (b) RTPCTT, en
el modo de electrones retrodispersados a 800X, con sus respectivos EDS 70
Fig. 3.16: Fotomicrografías por MEB en modo de electrones retrodispersados de la
sección transversal de los termorrociados por llama, (a) RTLSTT a 200X y (b) RTLCTT
a 100X 71
Fig. 3.17: Fotomicrografías por MEB de la capa de adherencia de (a) RTLSTTy (b)
RTLCTT, en el modo de electrones retrodispersados a 300X, con sus
respectivos EDS 72
Fig. 3.18: Fotomicrografías por MEB del recubrimiento (a) RTLSTT y (b) RTLCTT, en
Fig. 3.19: Fotomicrografías por MEB del recubrimiento (a) RTLSTT y (b) RTLCTT, en
Fig. 3.20: Fotomicrografías por MEB de la capa de adherencia de (a) RTPSTT y (b)
RTPCTT, en el modo de electrones retrodispersados a 300X, con sus
respectivos EDS 76
Fig. 3.21: Fotomicrografías por MEB del recubrimiento de (a) RTPSTT y (b) RTPCTT,
en el modo de electrones retrodispersados a 1000X, con sus respectivos EDS 78
Fig. 3.22: Perfil de microdureza Vickers del RTLSTT 80
Fig. 3.23: Perfil de microdureza Vickers del RTLCTT 80

xv
Fig. 3.24: Fotomicrografias del sustrato de acero SAE 1045 a aproximadamente 150 μm
de la capa de adherencia, reactivo de ataque: Nital al 3%. (a) y (b) RTLSTT y RTLCTT
a 400X, respetivamente. (c) y (d) RTPSTT y RTPCTT a 1000X, respectivamente 81
Fig. 3.25: Perfil lineal de composición química de elementos de los RTLSTT (izquierda)
y RTLCTT (derecha). Azul celeste: Fe, Azul rey: Ni, Verde: Al y Morado 83
Fig. 3.26: Perfil de microdureza Vickers del RTPSTT 85
Fig. 3.27: Perfil de microdureza Vickers del RTLCTT 85
Fig. 3.28: Fotomicrografias del sustrato de acero SAE 1045 a aproximadamente 150 μm
de la capa de adherencia, reactivo de ataque: Nital al 3%. (a) y (b) RTLPSTT y RTPCTT
a 400X, respetivamente. (c) y (d) RTPSTT y RTPCTT a 1000X, respectivamente 86
Fig. 3.29: Perfil lineal de composición química de elementos de los RTPSTT (izquierda)
y RTPCTT (derecha). Azul celeste: Fe, Azul rey: Ni, Verde: Al y Morado: Mo 88
Fig. 3.30: Variación del coeficiente de fricción respecto a los ciclos del RTLSTT frente
a una contraparte estática de acero 52100 durante 31831 ciclos 90
Fig. 3.31: Variación del coeficiente de fricción respecto a los ciclos del RTLCTT frente
Fig. 3.32: Variación del coeficiente de fricción respecto a los ciclos del RTPSTT frente a
una contraparte estática de acero 52100 durante 318311 ciclos 91
Fig. 3.33: Variación del coeficiente de fricción respecto a los ciclos del RTPCTT frente
Fig. 3.34: Superficie del RTLSTT luego del ensayo de desgaste deslizante por 31831
ciclos frente a una contraparte estática de acero 52100. (a) Vista general de la huella a
100X. (b) Borde de la huella a 500X. (c) y (d) EDS en zonas de la huella. (e) Centro de
la huella a 500X. (f) Detalle de la huella a 2000X 93
Fig. 3.35: Superficie del RTLCTT luego del ensayo de desgaste deslizante por 31831
la huella a 500X. (f) Detalle de la huella a 2000X 94
Fig. 3.36: Superficie del RTPSTT luego del ensayo de desgaste deslizante por 31831

xvi
100X. (b) Borde de la huella a 500X. (c) y (d) EDS en zonas de la huella. (e) Detalle de
la huella a 2000X 95
Fig. 3.37: Superficie del RTPCTT luego del ensayo de desgaste deslizante por 31831
la huella a 500X. (f) Detalle de la huella a 2000 96
Fig. 3.38: Partículas de desgaste (debris) producto de los ensayos de desgaste deslizante
frente a una contraparte de acero 52100 a 100X, para: (a) RTLSTT, (b) RTLCTT, (c)
RTPSTT y (d) RTPCTT 97
Fig. 3.39: Partículas de desgaste grandes (debris) producto de los ensayos de desgaste
deslizante frente a una contraparte de acero 52100 a 500X, para: (a) RTLSTT, (b)
RTLCTT, (c) RTPSTT, (d) RTPCTT y (e) EDS 98
Fig. 3.40: Partículas de desgaste pequeñas (debris) producto de los ensayos de desgaste
deslizante frente a una contraparte de acero 52100 a 1000X, para: (a) RTLSTT, (b)
RTLCTT, (c) RTPSTT y (d) RTPCTT 99
Fig. 3.41: Huella sobre la superficie de las contrapartes estáticas de acero 52100 luego
del ensayo deslizante sobre: (a) RTLSTT, a 40X. (b) RTLCTT, a 50X. (c) RTPSTT, a
50X. (d) RTPCTT, a 50X. 101
Fig. 3.42: Detalle de las huellas de desgaste sobre las contrapartes estáticas de acero
52100 a 500X, ensayadas sobre: (a) RTLSTT. (b) RTLCTT. (c) RTPSTT.
(d) RTPCTT 102
Fig. 3.43: Volumen de desgaste de las contrapartes estáticas de acero 52100 frente a los
recubrimientos termorrociados 103
Fig. 3.44: Tasa de desgaste de las contrapartes estáticas de acero 52100 frente a los
Fig. 3.45: Masa perdida de los recubrimientos termorrociados por llama frente a
contrapartes estáticas de acero 52100 105
Fig. 3.46: Masa ganada de los recubrimientos termorrociados por plasma frente a
contrapartes estáticas de acero 52100 105
Fig. 3.47: Masa perdida de los recubrimientos termorrociados frente a contrapartes
estáticas de acero 52100 106

xvii
Fig. 3.48: Variación del coeficiente de fricción respecto a los ciclos del RTLSTT frente
a una contraparte estática de WC-6Co durante 31831 ciclos 108
Fig. 3.49: Variación del coeficiente de fricción respecto a los ciclos del RTLCTT frente
a una contraparte estática de WC-6Co durante 31831 ciclos 108
Fig. 3.50: Variación del coeficiente de fricción respecto a los ciclos del RTPSTT frente a
una contraparte estática de WC-6Co durante 31831 ciclos 109
Fig. 3.51: Variación del coeficiente de fricción respecto a los ciclos del RTPCTT frente
a una contraparte estática de WC-6Co durante 31831 ciclos. 109
Fig. 3.52: Superficie del RTLSTT luego del ensayo de desgaste deslizante por 31831
ciclos frente a una contraparte estática de WC-6Co. (a) y (b) Huella a 100X (ES) y (ER),
respectivamente. (c) y (d) Borde de la huella a 500X (ES) y (ER). (e) Centro de la huella
a 500X y (f) y (g) EDS en zonas de la huella. (h) Detalle de la huella a 2000X 112
Fig: 3.53: Mapas de análisis de elementos por área sobre el borde de la huella del
RTLSTT. (a) ER a 500X, (b) Fe, (c) W, (d) Al, (e) O y (f) Mo 113
Fig. 3.54: Superficie del RTLCTT luego del ensayo de desgaste deslizante por 31831
ciclos frente a una contraparte estática de WC-6Co. (a) y (b) Huella a 100X (ES) y (ER),
respectivamente. (c) y (d) Borde de la huella a 500X (ES) y (ER). (e) Centro de la huella
a 500X y (f) EDS en zonas de la huella. (g) y (h) Detalle de la huella a 2000X (ES) y
(ER) 115
RTLCTT. (a) ER a 500X, (b) Fe, (c) W, (d) Al, (e) O y (f) Mo 116
Fig. 3.56: Superficie del RTPSTT luego del ensayo de desgaste deslizante por 31831
ciclos frente a una contraparte estática de WC-6Co. (a) y (b) Huella a 100X, (ES) y
(ER), respetivamente. (c) y (d) Borde de la huella a 500X, (ES) y (ER). (e) Centro de la
huella a 500X y (f) y (g) EDS en zonas de la huella. (h) Detalle de la huella
a 2000X 118
RTPSTT. (a) ER a 500X, (b) Fe, (c) W, (d) Al, (e) O y (f) C 119
Fig. 3.58: Superficie del RTPCTT luego del ensayo de desgaste deslizante por 31831
ciclos frente a una contraparte estática de WC-6Co. (a) y (b) Huella a 100X, (ES) y

xviii
(ER), respectivamente. (c) y (d) Borde de la huella a 500X (ES) y (ER). (e) y (f) EDS en
zonas de la huella.(g) Centro de la huella a 500X. (h) Detalle de la huella
a 2000X 121
RTPCTT. (a) ER a 500X, (b) Fe, (c) W, (d) Al, (e) O y (f) C 122
Fig. 3.60: Huella sobre la superficie de las contrapartes estáticas de WC-6Co luego del
ensayo deslizante a 100X, sobre: (a) RTLSTT. (b) RTLCTT. (c) RTPSTT.
(d) RTPCTT 124
Fig. 3.61: Detalle de las huellas de desgaste sobre las contrapartes estáticas de WC-6Co
a 500X, ensayadas sobre: (a) RTLSTT. (b) RTLCTT. (c) RTPSTT. (d) RTPCTT 125
Fig. 3.62: Detalle del material adherido a la superficie de las huellas sobre las
contrapartes estáticas a 500X. (a) RTLSTT. (b) RTLCTT. (c) RTPSTT. (d) RTPCTT. (e)
EDS del material adherido. 126
Fig. 3.63: Volumen de desgaste de las contrapartes estáticas de WC-6Co frente a los
Fig. 3.64: Tasa de desgaste de las contrapartes estáticas de WC-6Co frente a los
contrapartes estáticas de WC-6Co. 129
Fig. 3.66: Masa perdida de los recubrimientos termorrociados por plasma frente a
contrapartes estáticas de WC-6Co 129
Fig. 3.67: Masa perdida de los recubrimientos termorrociados frente a contrapartes
estáticas de WC-6Co 130
contrapartes estáticas de acero 52100 y WC-6Co. 131
Fig. 3.69: Masa perdida de los recubrimientos termorrociados por plasma frente a
contrapartes estáticas de acero 52100 y WC-6Co 132

INTRODUCCIÓN
Actualmente existen componentes mecánicos que, en servicio, se encuentran
sometidos a condiciones de fricción y desgaste, éstos son fenómenos superficiales de
gran interés, ya que pueden producir grandes pérdidas y fallas catastróficas. El campo de
la ingeniería de superficie ha venido desarrollando modificaciones superficiales que
permiten alargar la vida de los componentes bajo estas condiciones. Una de las tantas
modificaciones desarrolladas se obtiene mediante procesos que mejoran las propiedades
de los componentes mecánicos usando las técnicas de termorrociado, con ellas se
deposita una capa de material o recubrimiento sobre un sustrato, para así obtener
propiedades superficiales superiores a las presentadas por el material base del elemento
mecánico.
Entre las técnicas de rociado desarrolladas se encuentran: el termorrociado por
plasma, por llama o combustión, por arco eléctrico, por detonación y el rociado térmico
de alta velocidad por combustión de oxígeno (HVOF). Los termorrociados por llama y
plasma son los más comunes por ser procedimientos sencillos y se obtienen propiedades
deseables en los recubrimientos, así como lo mostraron Ernest y Faublack en su
investigación en 2012.
Las principales aleaciones usadas en el termorrociado son aquellas a base de Ni,
Co, WC-Co, entre otras, como la estudiada por Zambrano en 2011; pero, el incremento
de sus precios y su peligro para la salud humana, porque son potencialmente
cancerígenos y/o tóxicos, han provocado que su uso disminuya y se desarrollen nuevas
aleaciones que las reemplacen. Así se tiene que una de las soluciones son las aleaciones
base Fe, como las caracterizadas por Bolelli y colaborados en 2011, las cuales han sido
menos investigadas que las anteriormente mencionadas.
Por lo tanto, para este trabajo se ha planteó como objetivo general:
Estudiar el comportamiento frente al desgaste deslizante en seco de un acero
estructural con un recubrimiento termorrociado base Fe.
Para cumplir con este objetivo se establecieron como objetivos específicos los
siguientes:

2
• Depositar los recubrimientos base Fe mediante una técnica de termorrociado.
• Caracterizar las fases presentes en los recubrimientos termorrociados mediante
difracción de rayos X.
• Realizar el análisis morfológico del recubrimiento depositado tanto en la
superficie como en sección transversal, empleando Microscopía Electrónica de
Barrido (MEB) y microanálisis químico por dispersión en la energía de rayos X
(EDS).
• Determinar la dureza de los recubrimientos mediante microindentación Vickers.
• Realizar los ensayos de desgaste deslizante en seco de las muestras de acero
estructural previamente recubiertas utilizando la norma ASTM G-99.
• Evaluar la morfología de las huellas de desgaste para determinar los mecanismos
de desgaste presentes, empleando las técnicas de MEB y EDS.
• Determinar el volumen desgastado de los recubrimientos mediante la norma
ASTM G-99.
• Determinar la constante de desgaste a través de la ecuación de Archard.
El cumplimiento de los objetivos ha permitido correlacionar las características
microestructurales y las propiedades tribológicas de un recubrimiento base Fe
depositado sobre un substrato de acero estructural mediante la técnica de termorrociado.
Todo esto con el fin mejorar la vida en servicio de componentes que se encuentran en
constante movimiento relativo frente a otros componentes; a su vez permite a las
empresas ahorrar costos en el mantenimiento de los equipos, ya que el recubrimiento
modifica las dimensiones del componente para devolver la geometría adecuada del
componente, luego de sufrir desgaste, sin tener que reemplarzarlo por uno nuevo.
Con la finalidad de

3
CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
1.1 Polvo de aleación Metco 449P
Es un polvo autofundente de alto carbono a base de hierro que contiene
molibdeno para la deposición de revestimientos de acero duro, entre sus aplicaciones
están los rodamientos y donde es necesario alta resistencia al desgaste. Puede ser usado
en muñones, camisas de cilindros, cigüeñales, sellos mecánicos, etc. Su dureza se
encuentra entre 35-42 RC y su densidad es de 7,2 g/cm3
(Thermal Spray Depot).
Las adiciones de carbono (C) y boro (B) en la aleación incrementan la dureza y
resistencia al desgaste de los recubrimientos base hierro, los altos contenidos de
molibdeno (Mo) mejoran las habilidades ante el desgaste deslizante y la resistencia a la
corrosión de los aceros inoxidables de la serie 300 (Sulzer Metco, 2006).
En la tabla 1.1 se encuentra la composición química de la aleación, el tamaño de
partícula del polvo está entre 45-125 μm. El proveedor recomienda la aleación para
sustratos a base de hierro, como muñones de cigüeñal. Los polvos de la aleación son
depositados por termorrociado, específicamente por termorrociado por plasma y por
combustión o también llamado “llama” (Sulzer Metco, 2006).
Tabla 1.1 Composición química elemental de la aleación base Fe Metco 449p.
1.2 Proyección térmica
La proyección térmica, también llamada termorrociado o “thermal spray”, es una
técnica de aplicación de recubrimiento que es considerada como una potencial
alternativa para proteger componentes de máquinas y dispositivos que están sometidos a

4
altas exigencias en ambientes de desgaste, corrosión y altas temperaturas. El uso de la
proyección para la aplicación de recubrimientos duros se debe principalmente a la
versatilidad de ésta técnica y a la disponibilidad de un buen número de materiales a
depositar, lo que permite aplicar recubrimientos de composición química variada, sobre
sustratos de diferentes tamaños y formas (González, 2008).
Entre los materiales que pueden ser proyectados como recubrimientos se
encuentran los “cermets”, materiales cerámicos, metálicos y algunos materiales
poliméricos, los cuales pueden estar en forma de polvos o alambres (González et al.,
2007).
La técnica se basa en el calentamiento del material (en forma de polvo o
alambre) hasta fundirlo o semifundirlo y luego propulsarlo a una alta velocidad hacia el
material a recubrir para asegurar una buena adherencia y apilamiento de las partículas,
hasta formar el recubrimiento cuyas propiedades dependen de la energía térmica y
cinética utilizada en el proceso, así como de la solidificación y/o sinterización de las
partículas proyectadas (González, 2008).
En el proceso de rociado el material del recubrimiento, alambre o polvo, se funde
por una fuente de calor de alta temperatura en una pistola rociadora y es acelerado por
un jet de llama o plasma, y posteriormente proyectado hacia el sustrato. Las partículas
fundidas o semifundidas inciden sobre el sustrato y forman el recubrimiento, cuando las
partículas golpean la pieza mecánicamente bloquean la superficie, se deforman y se
enfrían rápidamente (fig. 1.1). Es esencial para una buena adherencia a la superficie que
la misma sea limpiada por “sandblasting” y desengrasada antes del rociado. Varias
técnicas de rociado utilizan diferentes temperaturas y velocidades de proyección, los
cuales, junto con el aspecto económico necesitan ser llevados a consideración en algunas
aplicaciones (Struers).

5
Fig. 1.1: Principios de la formación del recubrimiento mediante proyección térmica.
Las técnicas principales de proyección térmica son: Termorrociado por Llama o
combustión, por Arco Eléctrico, por Detonación, rociado térmico de alta velocidad por
combustión de oxígeno (siglas en ingles: HVOF), por Plasma.
Estas técnicas pueden clasificarse de acuerdo a la energía térmica que se utiliza
para fundir el material de aporte (fig. 1.2)
Fig. 1.2: Clasificación de las técnicas de proyección térmica de acuerdo a la
energía térmica necesaria para la fusión del material de aporte.
Entre las ventajas más destacables de la proyección térmica se encuentran:
- Gran variedad de materiales que pueden ser proyectados.
- Puede recubrirse cualquier tipo de material, piezas de tamaños y formas muy
diferentes.
- Obtención de capas finas de recubrimiento.
- El sustrato no sufre modificaciones ni en su forma ni en sus propiedades
mecánicas, salvo un aumento de su dureza cerca a la superficie (aprox. 125 μm)

6
- Los procesos son flexibles en cuanto a su posición de operación y el medio en
el que se aplica. Estos procesos también son fácilmente reproducibles.
- Pueden recuperarse componentes desgastados (Piedra, 2007).
En la tabla 1.2 se muestran algunas de las propiedades de los recubrimientos que
puedes obtenerse en función de la técnica y el material del recubrimiento.
Tabla 1.2: Propiedades de los recubrimientos obtenidos por proyección térmica
en función al tipo de técnica y material de recubrimientos usado.
Tipo de
recubrimiento
Proyección Térmica
Por combustión
(alambre)
Por combustión
(polvo)
HVOF Arco eléctrico
(alambre)
Plasma
Temperatura de la fuente de calor (103
)
Toda clase de
recubrimiento
3 3 2-3 N/A 12-16
Adherencia (MPa)
Metales ferrosos 14-28 14-21 48-62 28-41 22-34
Metales no ferrosos 7-34 7-34 48-62 14-28 14-28
Cerámicos - 14-32 - - 21-41
Carburos - 34-48 +83 - 55-69
Densidad (% equivalente de material sólido)
Metales ferrosos 85-90 85-90 95-98+ 85-95 90-95+
Metales no ferrosos 85-90 85-90 95-98+ 85-95 90-95+
Cerámicos - 80-95 - - 90-95+
Carburos - 85-90 95-98+ - 90-95+
Dureza
Metales ferrosos 84Rb-35Rc 80Rb-35Rc 90Rb-45Rc 80Rb-40Rc 80Rb-40Rc
Metales no ferrosos 90Rb-40Rc 30Rb-25Rc 100Rb-55Rc 45Rb-35Rc 45Rb-55Rc
Cerámicos - 40Rb-65Rc - - 45Rb-65Rc
Carburos - 40Rb-55Rc 55Rb-72Rc - 50Rb-65Rc
En el presente estudio se estarán evaluando las técnicas de termorrociado por
Plasma y Llama (por combustión).

7
1.2.1 Termorrociado por Plasma
Es el más común de los métodos de rociado, y es aplicado tanto como rociado
por plasma con aire (APS) y rociado bajo condiciones de atmosfera controlada. Se forma
un arco eléctrico entre el cátodo (de cobre) y la boquilla de la pistola rociadora. Un alto
flujo de una mezcla de gases a lo largo del electrodo es ionizado por el arco y se forma
el plasma. Esta corriente de plasma es impulsada por la boquilla, donde el polvo del
material del recubrimiento es inyectado al jet de plasma, el calor y la velocidad del
plasma funden y aceleran rápidamente las partículas por lo que son proyectadas sobre el
sustrato y forman el recubrimiento (fig. 1.3) (Struers).
Los gases de trabajo usualmente son argón (Ar) o mezclas de Ar+H2, Ar+He y
Ar+N2 y una mezcla de N2+H2 , el flujo está entre 40 y 50 slpm pero en alguno equipos
puede alcanzar hasta 80 slpm. Algunos fabricantes proponen una combinación de tres
gases Ar+He+N2. El voltaje de la antorcha para equipos como la Sulzer Metco o la
SG100 de Praxair ST, se encuentra entre 30 y 70 V. La temperatura típica de la antorcha
está alrededor de 14000 K y la velocidad de trabajo alcanza los 800 m/s; el ángulo de
rociado usualmente es de 90° y el flujo de alimentación se encuentra entre 50 y
100g/min, la distancia de rociado está entre 60 y 130 mm, el rociado se realiza en una
atmosfera de aire (Pawlowski, 2008).
Los recubrimientos proyectados por plasma tienen una estructura más densa que
los recubrimientos rociados por llama, el contenido de óxidos presente está entre 0,1 y
1% y la porosidad encontrada está entre 1-10%, esta técnica permite tener una
adherencia muy alta entre el recubrimiento y el sustrato, los espesores de los
recubrimientos obtenidos oscilan entre 300 y 1500 μm (Struers).

8
Fig. 1.3: Esquema del proceso de termorrociado por plasma.
El rociado por plasma tiene la ventaja de proyectar materiales con altos puntos de
fusión como cerámicos y refractarios. Es un método versátil por la alta calidad de los
recubrimientos y es usado en un amplio rango de aplicaciones, incluyendo
recubrimientos en superficies a tracción, recubrimientos de barrera térmica en las
turbinas de cámaras de combustión, en recubrimientos de hidroxiapatita biocompatibles
para implantes, entre otros (Struers).
1.2.2 Termorrociado por Llama o combustión
La técnica de proyección térmica por combustión convencional fue el primer
proceso desarrollado (1910) y aún sigue siendo usado. Las antorchas modernas han
cambiado poco desde el año 1950, y esta técnica aprovecha la temperatura que se
alcanza por la combustión de una mezcla gaseosa para calentar el material, el cual, es
simultáneamente proyectado sobre el sustrato para formar el recubrimiento. La llama
utilizada para el calentamiento del material a depositar es producida por la mezcla de
oxígeno y gas combustible, generalmente acetileno, propano, propileno o
metilacetilenopropadieno (fig. 1.4), en proporciones que van desde 1/1 hasta 1,1/1, lo
cual genera atmósferas desde carburantes hasta oxidantes, y temperaturas de la llama
entre 3273 a 3623°C (Vargas et al. y Handbook of “Thermal Spray technology”, 2004).

9
Fig. 1.4: Equipo de termorrociado por combustión de material en forma de polvo.
El material del recubrimiento puede ser alambre o polvo, los cuales alimentan a
la llama de la mezcla de oxigeno con gas, una vez calentado el material del
recubrimiento es proyectado sobre el sustrato a una velocidad entre 80 y 100 m/s,
manteniendo una distancia de la boquilla al sustrato que varía entre 120 y 250 mm, con
un ángulo de 90°. Las partículas fundidas y atomizadas son inyectadas en una corriente
directa a través de la boquilla de la pistola rociadora. Debido a que la velocidad de las
partículas es relativamente baja están expuestas al oxigeno y por lo tanto el contenido de
óxidos es relativamente alto, la adhesión y la densidad son moderadas (Struers y
Handbook of “Thermal Spray technology”, 2004).
Los recubrimientos obtenidos mediante está técnica alcanzan espesores que
generalmente varían entre 100 y 2500 μm, y tienen porosidad entre 10 y 20% en
volumen y el esfuerzo de adhesión y cohesión que se puede obtener es relativamente
menor que el logrado por las otras técnicas de proyección térmica; sin embargo,
mediante una buena preparación del sustrato y una adecuada selección del material a
depositar en lo que se respecta a forma y granulometría permite obtener valores de
adherencia hasta 60 MPa (Pawlowski, 2008).
Los recubrimientos termorrociados por llama son usados como protección ante la
corrosión y/o desgaste de componentes y estructuras, para reparación de ejes desgatados
y para el recubrimiento de pequeñas piezas. (Struers y Handbook of “Thermal Spray
technology”, 2004)

10
1.3 Características de los recubrimientos termorrociados
1.3.1 Microestructura
La investigación de la microestructura es un paso intermedio y necesario entre el
procesamiento de los recubrimientos y el logro de buenas propiedades para una
determinada aplicación. La descripción completa de la microestructura de un
recubrimiento debería contener la siguiente información:
• Composición química a nivel macro y micro.
• Morfología de las partículas fundidas y su orientación.
• Defectos, tales como poros o segundas fases o inusualmente descripción
de micro defectos con el contenido y distribución de las fallas de
apilamiento o dislocaciones.
• La distribución de las características anteriores a diferentes profundidades
del recubrimiento (Pawlowski, 2008).
Las características microestructurales de un recubrimiento aplicado por
proyección térmica combinadas con otras características (como propiedades mecánicas,
tribológicas, etc.) determinan las propiedades del recubrimiento y éstas abarcan las
estructura de partículas laminares, partículas no fundidas o resolificadas, poros,
inclusiones de óxidos, fases, grietas e interfases de enlace (fig. 1.5). Así, estos
recubrimientos constan de una estructura densa y resistente, altamente anisotrópica,
consistente en la unión de partículas fundidas en forma laminar (splats) que se orientan
paralelamente a la superficie del sustrato, así como también espacios vacios o poros y
grietas interlaminares (Piedra, 2007).

11
Fig. 1.5: Esquema de la formación de un recubrimiento; sustrato, óxidos, poros y
partículas no fundidas.
1.3.1.1 Splat
Es un término dado a la estructura aplanada que se obtiene cuando las partículas
proyectadas golpean al sustrato (fig. 1.6). Muchas de estas láminas se traslapan y se
adhieren una con otras, solidificándose y formando el recubrimiento depositado por
proyección térmica que son creadas cuando las partículas son fundidas y aceleradas e
impactan en una superficie preparada. Las gotas fundidas que llegan son generalmente
esféricas y al impactar con la superficie del sustrato se extienden y llenan los intersticios
subyacentes. Si estos intersticios no son llenados quedan espacios entre las laminillas, lo
que se va a convertir en poros que van a hacer parte del recubrimiento. (Handbook of
“Thermal Spray technology”, 2004)
Fig. 1.6: Estructura laminar de un splat, típica de proyección térmica.

12
La forma de las laminillas en la microestructura en un recubrimiento es un
indicativo del grado de fusión logrado por las partículas. En el proceso de proyección
térmica, cuando la velocidad de las partículas aumenta y/o viscosidad disminuye
entonces el grado de esparcimiento de las laminillas se incrementa. Esto refleja
aparentemente, que un alto aplanamiento de las partículas formará un recubrimiento con
baja rugosidad superficial, mientras que un bajo aplanamiento de las partículas formará
un recubrimiento con alta rugosidad; la velocidad y temperatura de las partículas afecta
el grado de aplanamiento. El grado de aplanamiento y fusión de las partículas laminares
(splats) en los recubrimientos determina la cohesión, porosidad y subsecuentes
propiedades del mismo. (Handbook of “Thermal Spray technology”, 2004)
Otro efecto que tienen las partículas cuando impactan sobre el sustrato es que
durante su solidificación y posterior enfriamiento, la partícula experimenta múltiples
esfuerzos térmicos que afectan la adhesión entre ella y por ende la integridad estructural
del recubrimiento. Los esfuerzos pueden afectar las propiedades mecánicas, tribológicas,
a la corrosión y a la fatiga del recubrimiento. En la mayoría de los recubrimientos las
propiedades son las mismas en el plano longitudinal del mismo sin embargo en su plano
transversal no es así, por lo que su comportamiento es anisotrópico. (Handbook of
“Thermal Spray technology”, 2004)
1.3.1.2 Porosidad
La porosidad en la mayoría de los casos es considerada perjudicial por disminuir
las propiedades, sobre todo las propiedades mecánicas. En la microestructura de los
recubrimientos, las laminillas que no tienen totalidad de contacto entre ellas mismas,
forman regiones de no contacto (fig. 1.7). Los poros que forman las laminillas van a
influir como concentradores de esfuerzos y van a ocasionar en el recubrimiento que las
propiedades mecánicas disminuyan, y es por eso que es muy importante controlar o
poder disminuir el porcentaje de poros y aumentar el área real de contacto de los
laminillas para poder obtener buenas propiedades mecánicas (Lima et al., 2001).

13
Fig. 1.7: Defectos típicos en los recubrimientos termorrociados.
Con respecto a otras propiedades, la porosidad crea una pobre cohesión entre las
splats, lo que permite tasas de desgaste y de corrosión más altas. La pobre cohesión entre
las partículas o laminillas conduce a un prematuro agrietamiento, delaminación y
descascaramiento del recubrimiento. Una porosidad abierta puede interconectar el
recubrimiento con el sustrato, permitiendo que sustancias corrosivas ataquen no sólo al
recubrimiento si no también al sustrato. La porosidad también disminuye dureza y
contribuye a un pobre acabado superficial, así disminuirá la resistencia al desgaste de
recubrimientos sometidos a estas condiciones y generará fragmentos de este que
comenzaran a actuar como agentes abrasivos, incrementando así las tasas de desgaste.
Estudios han demostrado que el análisis de imagen es un método confiable de
caracterización de la porosidad en recubrimientos aplicados por proyección térmica
(Deshpande et al., 2004).
1.3.1.3 Inclusiones de óxidos
Las inclusiones de óxidos se producen en recubrimientos metálicos y
generalmente tienen aspecto de fases oscuras, alargados y se encuentran orientados
paralelamente a la interfaz del sustrato (fig. 1.8). Los óxidos son producidos por la
interacción entre la partícula/atmósfera y/o el calor de la superficie del recubrimiento
durante su aplicación. La interacción de las partículas calientes con su ambiente
circundante, generalmente aire, conduce a películas de óxido y/o películas de nitruros

14
(en el caso de los recubrimientos depositados por plasma) en la superficie de la partícula
(Handbook of “Thermal Spray technology”, 2004).
Fig. 1.8: Aleación a base de Níquel termorrociada por plasma.
Si hay demasiada concentración de óxidos conectados, estos pueden interferir
con la cohesión entre las laminillas conduciendo a la disminución de la fuerza cohesiva
de la capa. Estas inclusiones a menudo se consideran perjudiciales para el desempeño
que va a tener el recubrimiento metálico, sin embargo, en algunos usos se desean las
inclusiones de óxidos y/o nitruros porque pueden aumentar la resistencia al desgaste o
bajar la conductividad térmica del recubrimiento. (Handbook of “Thermal Spray
technology”, 2004)
1.3.2 Superficie o rugosidad superficial
Ninguna superficie es totalmente lisa, por lo tanto, la rugosidad superficial es una
propiedad muy importante a la hora de la caracterización de un recubrimiento.
Frecuentemente, la topografía de la superficie puede describirse por dos perfiles de
superficie dimensional; la altura del pico máximo al valle o el valor de la línea
promedio; estos son parámetros usados comúnmente para caracterizar la rugosidad de
una superficie. La rugosidad es la desviación de las ondas propias de la superficie,
causadas por la geometría de la herramienta de corte y su desgaste, las condiciones de
maquinado, la microestructura de la pieza de trabajo, vibraciones del sistema. La

15
rugosidad de la superficie cambia a medida que la superficie es sometida a procesos de
desgaste, pero puede estabilizarse (Metal Handbook: “Friction, Lubrication and Wear
Technology”, 1992 y Zum, 1987).
Diferentes métodos ópticos y mecánicas están disponibles para la medida de las
características geométricas a nivel macroscópico y microscópico de las superficies. En
perfilometría, un dispositivo en forma de una punta fina es ampliamente usado para
obtener los perfiles de rugosidad. La fina punta de diamante entra en contacto con la
superficie, la recorre y registra los movimientos verticales o las diferencias de alturas
realizadas. Finalmente, estas diferencias y movimientos son convertidos en señales
eléctricas que traducen y se obtiene un perfil graficado de la superficie. Este perfil
representa sólo una pasada lineal de la superficie tridimensional pero con muchas
lecturas, el contorno en 3D de la textura puede ser dibujado (Hinojosa y Reyes, 2001).
Los parámetros más usados para la caracterización de la rugosidad: Rugosidad
promedio (Ra), rugosidad rms (Rq o Rrms, root mean square), la altura de los picos y
valles (Rt) y la máxima altura del pico al valle (Rmax). El parámetro más usado es el Ra,
por ser el promedio aritmético de los valores absolutos de las alturas y(x) medidas a
partir de una línea central y está definida por la ecuación 1.1
𝑅𝑎 =
1
𝐿
∫ 𝑦( 𝑥) 𝑑𝑥
𝑥=𝐿
𝑥=0
Ecuación 1.1
Donde L es la longitud del muestreo de medida
Respecto a los recubrimientos proyectados térmicamente, la rugosidad de su
superficie puede reflejar el grado de fusión y la fuerza con la que las partículas llegan al
sustrato, es decir, refleja el grado de compactación y aplanamiento de las partículas, lo
que permite un mejor contacto y anclaje entre ellas (a nivel microscópico)
incrementando la cohesión entre las capas y disminuyendo su porosidad (Lima et al,
2001).

16
1.4 Tratamiento térmico en los recubrimientos termorrociados
El tratamiento térmico en los recubrimientos termorrociados es realizado de las
siguientes maneras:
♦ Calentamiento electromagnético, el cual involucra los siguientes recursos
de energía (en función del incremento de frecuencia)
• Sinterización por descarga de plasma
• Microondas
• Laser
• Haz de electrones
♦ Tratamiento en horno.
♦ Tratamiento por combustión con llama.
El tratamiento en horno involucra el calentamiento realizado en diferentes
atmosferas de gas. Un horno de tratamiento calienta, de forma más o menos homogénea,
el recubrimiento y el sustrato. Si los materiales del sustrato y del recubrimiento tienen
diferentes coeficientes de expansión térmica, se producirán esfuerzos residuales durante
el ciclo de calentamiento. Estos esfuerzos no deben ser mayores que el esfuerzo para que
fracture el recubrimiento en materiales cerámicos y/o el esfuerzo de fluencia en los
metales y aleaciones. Por lo tanto, la temperatura máxima del tratamiento en horno para
las piezas recubiertas es limitada.
Una de las funciones del tratamiento térmico es promover mejoras en las
propiedades mecánicas de los recubrimientos, haciendo que se produzcan cambios de
fase o la formación de nuevas fases o compuestos como carburos. En algunos casos los
recubrimientos de Al2O3 están compuestos de una faseγ que se trans forma a una fase α
alrededor de 1270 K, esta transformación está asociada a cambios en la densidad (la fase
γ tiene una densidad menor que la fase α) por lo que el recubrimiento resultante tiene
grietas y es más poroso que al no estar tratado térmicamente. El tratamiento también
permite mejorar las propiedades eléctricas, como es el caso de los recubrimientos de
cobre cuando son tratados con hidrogeno para reducir su contenido de óxido y se mejora
la resistividad eléctrica. El tratamiento con gas nitrógeno y plasma, en atmósfera

17
carburizante, mejora la dureza de un sustrato de acero bajo un recubrimiento cerámico
(Pawlowski, 2008)
1.5 Caracterización de los recubrimientos termorrociados
La caracterización de los recubrimientos es importante en:
• La búsqueda y desarrollo de nuevos productos.
• Los procesos rutinarios de control de calidad.
La caracterización de nuevos recubrimientos se realiza profundamente usando
muchas técnicas, mientras que en procedimientos de control de calidad se realiza rápida
y superficialmente. Las investigaciones avanzadas incluyen Microscopía Electrónica de
Barrido (MEB), difracción de rayos X (DRX), Microscopía Electrónica de Transmisión
(MET) y otras técnicas. Las propiedades de los recubrimientos determinan su
comportamiento durante el servicio (Pawlowski, 2008).
1.5.1 Métodos de caracterización microestructural
Una descripción completa de un recubrimiento contiene la siguiente información:
• Composición química a escala macro y micro.
• Morfología de los granos y su orientación (textura)
• Defectos, como poros o segundas fases, o raramente microdefectos, como
dislocaciones
• Características a diferentes espesores del recubrimiento (Pawlowski, 2008).
1.5.1.1 Espectroscopía por dispersión en la energía de rayos X (EDS)
Permite hacer análisis químicos en secciones de área seleccionadas. Las
aplicaciones típicas del EDS incluyen (Pawlowski, 2008):
• El análisis de elementos por área en una aleación, como por ejemplo, la
distribución en 2D de Ni y Al en recubrimientos termorrociados por plasma.

18
• Análisis cualitativo de los componentes en crecimiento, por ejemplo, durante una
exposición a aire caliente a una temperatura de1200 K, de una aleación de
NiCrAlY.
1.5.1.2 Difracción de Rayos X
Es una técnica de rutina para realizar el análisis de fases en los polvos que serán
rociados y en los recubrimientos como tal. El principio de este método consiste en la
determinación del ángulo 2θ al cual corresponde la difracción monocromática de los
rayos X de una cierta longitud de onda λ de los planos cristalográficos a una distancia
dhkl uno del otro (ley Bragg). Los rayos X son generados por un tubo (cátodo) de Mo
(λ=0,071 nm) o de Cu (λ=0,154 nm). El método permite la identificación de las fases
con contenido mínimo en la muestra (alrededor de 5% en peso). Los picos se vuelven
más anchos a medida que los cristales son más pequeños (Pawlowski, 2008).
1.5.1.3 Análisis microestructural
La sección transversal del recubrimiento revela su interior. Las características
más grandes, como poros, grietas, lamelas, pueden ser observadas por Microscopía
Óptica (MO), MEB y por MET se pueden observar la morfología interna de los cristales
más pequeños (Pawlowski, 2008).
1.5.1.3.1 Microscopía Óptica (MO)
Provee de información básica acerca de la microestructura del recubrimiento y el
sustrato. Se pueden observar:
• Poros.
• Partículas no fundidas.
• Deformación (mecánica o térmica) del sustrato bajo el recubrimiento.
• Diferentes fases, como metálicas y cerámicas en un recubrimiento de cermet.

19
• Lamelas obtenidas de las partículas que fueron modificadas en el rociado por
reducción y oxidación.
• Inclusiones solidas resultantes de la contaminación de partículas de cobre o
tungsteno del termorrociado por plasma o del proceso previo al termorrociado
(en la interfase entre el recubrimiento y el sustrato).
Es necesaria una preparación metalográfica previa para realizar la observación
(Pawlowski, 2008).
1.5.1.3.2 Microscopía Electrónica de Barrido (MEB)
Se pueden observar áreas con longitudes entre 5 μm y 1 mm, la muestra ha
observar no puede ser mayor a 100x100 mm. Los primero electrones ionizan los átomos
cercanos a la superficie, los cuales resultan de la emisión de los electrones secundarios,
estos electrones permiten observar la morfología de la superficie. Los electrones
primarios son elásticamente dispersados dentro de la muestra y son llamados electrones
retrodispersados y se usan para hacer contraste entre elementos de diferente número
atómico.
Las muestras deben tener una superficie conductora, aquellos que no lo son,
usualmente, son recubiertos con una capa fina de carbono o de oro (Pawlowski, 2008).
Con los electrones secundarios se pueden observar:
• Lamelas individuales.
• La superficie de los recubrimientos.
• Fracturas en la sección transversal de recubrimiento, mostrando una
microestructura de granos finos, estructura fina o microestructura recristalizada.
• La superficie de fractura de los recubrimientos degradados por fatiga térmica o
desgaste.

20
1.5.2 Microdureza
La dureza se define como la habilidad que tiene un material a resistir una
deformación permanente cuando está en contacto con un indentador bajo una carga
aplicada.
El ensayo de dureza consiste en presionar un indentador de geometría y
propiedades mecánicas conocidas en función del material a ensayar. La dureza del
material es cuantificada utilizando una de varias escalas que directa o indirectamente
indican la presión de contacto involucrada en la deformación de la superficie de ensayo.
A medida que el indentador es presionado contra el material durante el ensayo, la dureza
es vista también como la capacidad de un material a resistir cargas compresivas (Ochoa,
2012).
Dependiendo de la forma de medirla, la dureza tiene significados, escalas y
unidades distintas; los ensayos de dureza en general, se clasifican en tres categorías
principales: indentación estática, rayado y rebote. El ensayo de indentación estática es el
método más usado y mejor establecido, algunos de los ensayos de dureza estática son
Vickers, Berkovich, Knoop, Brinell y Rockwell. En los ensayos Brinell, Vickers, Knoop
y Berkovich, el valor de la dureza es la carga soportada por unidad de área de la
indentación, expresada en kilogramos por milímetros cuadrados (kg/mm2
); en los
ensayos Rockwell es la profundidad de la indentación a una carga prescrita, es
determinada y convertida a un número de dureza (sin unidades de medida), la cual es
inversamente proporcional a la profundidad (González, 2008 y Ochoa, 2012).
De la dureza del material también depende su aplicación en la industria, por
ejemplo:
• Una fractura en componentes mecánicos puede hacer considerar a un
material duro como frágil y menos confiable para aplicaciones bajo
cargas de impacto.
• Un tribologista puede considerar la alta dureza como deseable para
reducir la deformación plástica y el desgaste del material en aplicaciones
de rodamientos.

21
• Un metalurgista desearía tener materiales con menor dureza para los
procesos de laminación en frío de metales.
• Un ingeniero industrial prefiere tener materiales menos duro para un
mecanizado fácil y rápido, y así poder incrementar la producción (Ochoa,
2012).
La microindentación es un subgrupo de los ensayos de dureza, que es
particularmente sensible a las propiedades mecánicas cerca de la superficie indentada,
debido a que la fuerza aplicada sobre el material es muy baja (menor a 1 Kgf). Esta
característica hace de la microindentación sea una importante herramienta para
determinar las características superficiales de los materiales, especialmente, cuando
poseen tratamientos térmicos y recubrimientos (Metal Handbook: “Mechanical Testing
and Evaluation”, 1992).
La técnica de microindentación Vickers es más utilizada a nivel mundial que la
Knoop para determinar la dureza de los materiales. En este ensayo un indentador
piramidal de base cuadrada de diamante y con una geometría específica (fig. 1.9) es
forzado a penetrar en la superficie de la muestra a ensayar, luego que la carga se aplica
suavemente (sin impacto) se mantiene por 10 o 15 segundos, después que se quite la
carga se miden las dos diagonales de la huella, generalmente con un micrómetro filar,
para luego hacer un promedio. La dureza Vickers se calcula mediante la ecuación 1.2
(Callister, 2003).
𝐻𝑣 = 1,8544
𝑃
𝑑2
Ecuación 1.2
Donde la carga (P) es en kgf y la diagonal promedio (d) está en milímetros.

22
Fig. 1.9: Indentaciones Vickers hechas a un acero inoxidable AISI/SAE 430 usando (de
izquierda a derecha) 500, 300, 100, 50 y 10 gr a 250X.
La técnica de microindentación Vickers ha comenzado a ser un paso necesario en
la investigación de las propiedades mecánicas de los recubrimientos depositados por
proyección térmica (González, 2008).
El espécimen para el ensayo debe estar en condición de pulido. Mayormente
indentaciones se realizan en la sección transversal de forma longitudinal, sin embargo,
también pueden realizarse en forma transversal en la misma sección transversal; los
valores puede ser diferentes dependiendo de la microestructura lamelar del
recubrimiento. Se debe tomar en cuenta que el espesor del recubrimiento debe ser diez
veces más grueso que la profundidad de la huella dejada por el indentador (Pawlowski,
2008).
Los resultados de las pruebas son a menudo usados como una primera
aproximación de la determinación de la resistencia al desgaste de un recubrimiento, la
cual es, para muchos, la propiedad mecánica más importante a conocer, dada la amplia
utilización de los recubrimientos proyectados térmicamente en aplicaciones
tecnológicas. Además, las medidas de microdureza también hacen posible una rápida
estimación de la calidad estructural de los recubrimientos, ya que los poros y otros
defectos estructurales generalmente disminuyen la dureza.
1.5.3 Propiedades tribológicas
Las propiedades tribológicas de los recubrimientos modernos son, en general,
muy importantes en sus aplicaciones y usualmente son muy diferentes de las

23
propiedades tribológicas de los materiales en volumen que forman las piezas recubiertas.
También son bastantes los procedimientos utilizados para la caracterización de las
propiedades tribológicas de los recubrimientos cuando se comparan con los
procedimientos de caracterización clásicos empleados en la ingeniería o en los
materiales convencionales (González, 2008).
1.5.3.1 Tribología
Es la ciencia que estudia la fricción, el desgaste y la lubricación que tiene lugar
durante el contacto entre superficies solidas en movimiento. En especial, la tribología
centra su estudio en tres fenómenos (González, 2008):
• La fricción entre dos cuerpos.
• El desgaste como efecto natural del fenómeno de fricción.
• La lubricación como medio alternativo para evitar el desgaste.
1.5.3.1.1 Fricción
Es la resistencia al movimiento de un cuerpo sobre otro. Los cuerpos en cuestión
pueden ser un gas o un sólido (fricción aerodinámica) o un líquido y un sólido (fricción
líquida) o la fricción puede ser debida a procesos de disipación de energía interna en un
cuerpo (fricción interna).
La leyes que gobiernan la fricción de cuerpos sólidos son bastantes simples. Las
leyes pueden enunciarse en función a lo siguiente:
• La fricción estática puede ser mayor a la fricción cinética (o dinámica).
• Fricción es independiente de la velocidad de deslizamiento.
• La fuerza de fricción es proporcional a la carga aplicada.
• La fuerza de fricción es independiente del área de contacto.
La fricción es comúnmente representada por el coeficiente de fricción. El
coeficiente de fricción es la relación entre la fuerza de fricción (F) y la carga (N), de
acuerdo a la ecuación 1.3.

24
𝜇 =
𝐹
𝑁
Ecuación 1.3
El coeficiente de fricción típicamente se encuentra alrededor de 0,03 para un
cojinete muy bien lubricado, de 0,5 a 0,7 para deslizamiento en seco y mayor a 5 para
superficies limpias en el vacío (Metal Handbook: “Friction, Lubrication and Wear
Technology”, (1992)
1.5.3.1.2 Desgaste
El desgaste es un proceso de daño superficial que se produce por el efecto del
contacto mecánico entre materiales, que involucra pérdida y/o daño del material debido
al movimiento de superficies.
Desgaste por deslizamiento es el que se produce cuando dos superficies sólidas
se deslizan una sobre la otra. En algunas aplicaciones de ingeniería y en muchas
investigaciones a escala de laboratorio las superficies deslizan sin un lubricante. El
desgaste resultante se denomina desgaste por deslizamiento en seco (Navas, 2007).
La solución a este problema depende de la identificación de la naturaleza del
problema. El sistema de análisis puede ser usado para identificar los parámetros del
sistema tribológico o tribosistema. Dependiendo de los parámetros del tribosistema,
pueden ocurrir diferentes tipos de mecanismos de desgate (Zum, 1987).
1.5.3.1.2.1 Tribosistema
La aplicación de un tribosistema puede ser muy útil en la descripción de un
proceso tribológico. El propósito de los sistemas tecnológicos es la transformación y/o
trasmisión de lo que entra a lo que sale, los cuales son muy usados tecnológicamente. La
relación entre entradas y salidas útiles puede considerarse como la función técnica de un
tribosistema. Salidas y entradas útiles pueden clasificarse en movimiento, trabajo
(mecánico, hidráulico, neumático, químico, eléctrico o térmico), materiales o masa, e
información.

25
Un tribosistema consiste de cuatro elementos (fig. 1.10):
1) Cuerpo sólido.
2) Contraparte.
3) Elemento interfacial.
4) Medio ambiente.
Fig. 1.10: Representación esquemática de los elementos de un tribosistema.
1.5.3.1.2.2 Mecanismos de desgaste
Los mecanismos de desgaste, las interacciones energéticas y materiales entre los
elementos de un tribosistema. El tipo de movimiento relativo entre los cuerpos en
contacto puede usarse para clasificar los diferentes procesos de desgaste (Zum, 1987).
En la tabla 1.3 se recoge una clasificación que atiende a diversos fundamentos como: el
tipo de movimiento, la geometría de contacto, el mecanismo de eliminación de material,
etc (Navas, 2007).

26
Tabla 1.3: Clasificación de los tipos de desgaste
Base de la
clasificación
Tipos de desgaste
General Adhesivo, abrasivo, corrosivo, fatiga
Movimiento Deslizamiento, impacto, reciproco
Geometría Bola sobre disco, bola sobre anillo, cilindro sobre cilindro
Mecanismo Delaminación, oxidación, adhesión, abrasión,
deformación plástica.
Carga aplicada Carga baja, carga elevada
Lubricación Lubricado, no lubricado
Material Metal, cerámico, polímero, compuesto
De acuerdo a la norma DIN 50320 hay cuatro mecanismos básicos o cualquier
combinación de ellos que están relacionados con los procesos de desgaste (Zum, 1987):
• Adhesión: Ocurre cuando dos superficies se deslizan una contra la otra. alta
presión localizada en contacto con las asperezas resulta en deformación plástica,
adhesión y por consiguiente la formación de juntas localizadas. Deslizamiento
relativo entre las superficies en contacto causa ruptura de las juntas y
frecuentemente transferencia de material de una superficie a la otra. (fig. 1.11)
Fig. 1.11: Ruptura de las juntas dentro a) La cara interfacial, b) Material más
blando A, c) En el material más blando predominantemente A pero también en
B, d) Ambos materiales A y B en igual proporción.
• Abrasión: El desgaste abrasivo es el desplazamiento de material causado por la
presencia de partículas duras, esas partículas están incrustadas o embebidas en
uno o en ambos materiales en movimiento relativo, o por la presencia de

27
protuberancias duras en una o las dos superficies en movimiento relativo.
Generalmente, el desgaste por abrasión ocurre cuando un cuerpo duro se desliza
sobre una superficie blanda, que al aplicar un esfuerzo normal se graba en ésta
una serie de sucos característicos de este mecanismo de desgaste. Este tipo de
desgaste puede clasificarse como abrasión de dos cuerpos o de tres cuerpos. En
el de dos cuerpos, las partículas abrasivas se mueven libremente sobre la cara de
un material; en la abrasión de tres cuerpos, las partículas actúan como elementos
interfaciales entre el cuerpo sólido y la contraparte. El desgaste es de uno a dos
órdenes de magnitud más pequeño en la abrasión de tres cuerpos que en la de dos
cuerpos. El desgaste por abrasión conforme a la interacción de las partículas
duras con el material blando se subdivide en los siguientes micromecanismos:
Microarado (microploughing), microcorte, microfractura, fatiga acelerada por
repetidas deformaciones y microagrietamiento (fig. 1.13) (Zum, 1987 y
González, 2008).
Fig. 1.12: Desgaste por abrasión.
Fig. 1.13: Micromecanismos de desgaste por abrasión.
• Fatiga superficial: Desgaste producto de fatiga superficial puede ser
caracterizado por la formación de grietas y escamas en el material, causado por

28
repetida alternación de la carga de las superficies solidas. Contacto por rodadura,
deslizamiento o impacto de sólidos y/o líquidos pueden provocar esfuerzos
cíclicos superficiales. Fatiga localizada puede ocurrir a escala microscópica
debido al deslizamiento repetitivo de la asperezas sobre las superficies de los
sólidos en movimiento relativo (fig. 1.14).
Fig. 1.14: Formación de grietas y su propagación en fatiga superficial.
• Reacción triboquímica: Formación de productos de reacciones químicas como un
resultado de interacciones químicas entre los elementos del tribosistema o
cuando ocurre el deslizamiento de dos superficies en ambientes que atacan las
superficies. También es conocida como desgaste químico o corrosivo, aunque
algunos expertos en corrosión afirman que este campo no hace parte de la
tribología, ni del desgaste (fig. 1.15) (González, 2008).
Fig. 1.15: Desgaste por reacción triboquímica.
1.6 Dispositivo de ensayo de desgaste por deslizamiento
Son múltiples las geometrías de ensayo que se utilizan para el estudio del
desgaste por deslizamiento. Los laboratorios de investigación tratan de simular las
aplicaciones prácticas, de forma que puedan obtener datos de diseño útiles en cuanto a

29
tasas de desgaste y a coeficientes de fricción. Para ello, es muy importante el control y la
medida de todas las variables que puedan influenciar al desgaste. Un leve cambio en las
condiciones de deslizamiento puede dar lugar a cambios considerables en el mecanismo
de eliminación de material predominante y en la velocidad de desgaste asociada al
mismo. Entre las configuraciones de ensayo normalizadas internacionalmente, se
encuentran los ensayos pin on disc (Navas, 2007).
Para el ensayo de desgaste pin on disc son necesarios dos especímenes. Uno de
ellos es un “pin” o punzón con una punta redondeada, el cual es colocado de forma
perpendicular al otro espécimen, usualmente, un disco circular delgado. Una bola,
rígidamente sostenida normalmente se usa como pin. La maquina del ensayo causa que
tanto el disco o el pin revolucionen respecto al centro del disco. En cualquier caso, la
ruta de deslizamiento es un círculo sobre la superficie del disco. La superficie plana del
disco puede ser orientada horizontal o verticalmente, en la fig. 1.16 se muestra un
esquema de la configuración del equipo bola sobre disco (Norma ASTM G 99-05).
Fig. 1.16: Esquema de un equipo con una configuración bola sobre disco.
1.6.1 Parámetros del ensayo
• Carga: Los valores de la fuerza de contacto durante el deslizamiento son en
Newton.
• Velocidad: La velocidad relativa de deslizamiento entre las superficies de
contacto es en metros por segundos.
• Distancia: La distancia acumulada de deslizamiento está en metros.

30
• Temperatura: Es la temperatura de uno a los dos especímenes del lugar cerrado
donde se realiza el ensayo.
• Atmosfera: La atmosfera (aire del laboratorio, humedad relativa, argón, etc.) del
lugar donde se realiza el ensayo (Norma ASTM G 99-05).
1.6.2 Descripción de las bolas utilizadas en los ensayos
En el presente estudio se utilizaron como contrapartes estáticas bolas de 6 mm de
diámetros de dos materiales diferentes, bolas pulidas de acero 52100 endurecido y de
carburo de tungsteno WC-6Co.
1.6.2.1 Bolas de acero 52100 endurecido
Las bolas están fabricadas de acero al carbono con cromo de nombre comercial
100Cr6, las cuales están sometidas a un proceso de temple a fin de endurecerlas
superficialmente. Su microestructura es de martensita con pocos carburos y austenita.
Algunas de sus características se enuncian a continuación en la tabla 1.4 (Gómez, 2005)
Tabla 1.4: Características de las bolas de acero 52100 endurecidas
Composición C=0,98-1,1%; Mn=0,25-0,45%; Si=0,15-
0,35%; Cr=1,3-1,6%; Mo=0,1% max.;
Ni=0,25% max.; Cu=0,35% max.; P=0,025%
max.; S=0,025% max.
Densidad 8,63 g/cm3
Dureza 7 GPa
Módulo de elasticidad 250 GPa
Módulo de Poisson 0,33

31
1.6.2.2 Bolas de carburo de tungsteno WC-6Co
Comercialmente a estas bolas se les conoce como bolas de WC, sin embargo, son
un composite (CerMet) de una matriz de cobalto con partículas cristalinas micrométricas
de WC, por lo tanto son denominadas WC-6Co. Algunas de sus características se
muestran en la tabla 1.5 (Gómez, 2005).
Tabla 1.5: Características de las bolas de WC-6Co
Composición WC=94% y Co=6%
Densidad 15,72 g/cm3
Dureza 16 GPa
Módulo de elasticidad 572 GPa
Módulo de Poisson 0,3
Una vez conocidas las características de los procedimientos de termorrociado a
ser estudiados en este Trabajo Especial de Grado, así como los métodos para la
caracterización de los recubrimientos obtenidos, es de gran importancia hacer referencia
a algunos estudios previos que permitan conocer lo obtenido en condiciones similares a
las aplicadas en este trabajo.
Respecto a la aleación estudiada en esta investigación se encontró que los
investigadores Ernest y Faublack, en 2012, evaluaron el efecto del tratamiento térmico
en las propiedades mecánicas de recubrimientos de una aleación base Fe termorrociadas
por plasma. Luego de realizar el rociado del polvo de la aleación Metco 449P sobre un
sustrato de acero 1045 se realizó un tratamiento térmico en atmósfera controlada con
Argón a 600°C por 30 min, posteriormente se procedió a la caracterización de las
muestras por MO y MEB, sus propiedades mecánicas se evaluaron haciendo ensayos de
indentación Vickers, Knoop y esférica. Se determinó que el espesor del recubrimiento
oscila entre 300 y 600 μm; en la microestructura de la mayoría de los recubrimientos se
encontraron partículas no fundidas y una estructura en forma de lamelas, esta
combinación hace que el recubrimiento sea más poroso; la estructura en forma de

32
lamelas es paralela al sustrato lo que provoca anisotropía en las propiedades mecánicas
(fig. 1.17).
Fig. 1.17: Recubrimiento sin tratamiento térmico en su sección transversal, se observan
partículas semiesféricas (señaladas en amarillo) y una estructura en forma de lamelas.
Por medio de un analizador de imágenes se midió el porcentaje de porosidad en
las muestras, obteniéndose un 18,7% y 11,8% de porosidad para las muestras sin y con
tratamiento térmico, respectivamente; por lo que se produjo una densificación de la
estructura luego del tratamiento térmico. Entre el recubrimiento y el sustrato hay una
capa de adherencia que está compuesta principalmente por Ni-Al, no se detectó
presencia de los elementos que constituyen el recubrimiento en el sustrato. Respecto a
las propiedades mecánicas se encontró que los recubrimientos con y sin tratamiento
térmico presentan las siguientes propiedades: dureza 4,2 y 5,5 GPa; módulo de
elasticidad 345 y 201 GPa; esfuerzo de fluencia 2370 y 1890 MPa, respectivamente. El
recubrimiento es susceptible a transformaciones microestructurales con el tratamiento
térmico; el aumento del comportamiento elástico del material se puede atribuir a la
disminución de la porosidad (Ernest y Faublack, 2012).
También, Suárez y Briceño, en 2012, estudiaron el efecto del tratamiento térmico
en ambiente controlado sobre el recubrimiento de aleación de hierro carbono con
aluminio y molibdeno depositado por flame spraying. El procedimiento experimental
utilizado en esta investigación corresponde al seguido por Ernest y Faublack en 2012,
con la diferencia que el tipo de termorrociado aplicado fue por combustión o llama. El
espesor promedio del recubrimiento de la aleación Metco 449P junto con la capa de
adherencia fue de aproximadamente 520 μm, donde la capa de adherencia tiene un

33
espesor de 170 μm y los 350 μm restantes corresponden al recubrimiento. La
microestructura de los recubrimientos presentó lamelas de forma alargada paralela a la
intercara substrato recubrimiento, también partículas no fundidas e inclusiones de óxido
por el proceso de termorrociado (fig. 1.18). La porosidad promedio del recubrimiento sin
tratamiento térmico fue de 24,88% y para el recubrimiento con tratamiento térmico de
20,91. Se encontró que las propiedades mecánicas de los recubrimientos sin y con
tratamiento térmico fueron las siguientes: una dureza de 390 y 188 HV, el módulo de
elasticidad de 141,03 y 87,27 GPa, y un esfuerzo de fluencia de 1594 y 1249 MPa,
respectivamente. El recubrimiento es susceptible a variaciones importantes en la
distribución de los elementos de los microconstituyentes con el tratamiento térmico, lo
cual representa un aporte en la estabilización química del mismo. Hay una mejora
importante en la densificación del recubrimiento, lo cual sugiere que el tratamiento
térmico es beneficioso también en términos de la calidad estructural; sin embargo,
genera una disminución significativa en las propiedades mecánicas del mismo (Suárez y
Briceño, 2012).
Fig. 1.18: Morfología del recubrimiento sin tratamiento térmico en su sección
transversal a 400X.
Respecto a ensayos de desgaste deslizante, Bolelli y colaboradores, en 2011,
estudiaron las propiedades micromecánicas y el comportamiento ante el desgaste
deslizante de recubrimientos de una aleación a base de Fe termorrociados por HVOF. Se
usaron dos polvos para termorrociado de aleaciones comerciales a base de Fe
(Colferoloy-102 y Colferoloy-103), los polvos se depositaron en placa de acero de bajo
carbono por HVOF. Se estudió la microestructura de las aleaciones Colf.-102 y 103 con

34
MEB –EDS, difracción de rayos X. Las propiedades micromecánicas de los
recubrimientos se determinaron por ensayos de microdureza Vickers a una carga de 300
gf, manteniendo la carga máxima por 15 s. Los ensayos de desgaste deslizante en seco se
hicieron en una tribómetro con una configuración de bola sobre disco, las bolas usadas
fueron de alúmina sinterizada y acero 100Cr6, para una carga normal de 5 N, una
velocidad de deslizamiento de 0,2 m/s, una distancia de deslizamiento de 2500 m y un
radio de giro de 7 mm. La tasa de desgaste de la muestra se evaluó midiendo el volumen
de desgaste utilizando un perfilómetro óptico confocal. De lo anterior se obtuvo que los
recubrimientos hechos por HVOF tienen una microestructura bastante densa con fases
secundarias, como fase principal γ-Fe. Los recubrimientos de Colferoloy presentaron un
coeficiente de fricción similar entre ellos, con valores de 0,72 y 0,70 sobre alúmina y
0,57 y 0,59 sobre acero 100Cr6, para el recubrimiento Colferoloy-102 y Colferoloy-103
respectivamente; encontrándose que el coeficiente de fricción es menor frente a la
contraparte estática de acero. En todos los casos se encontraron partículas de desgaste
“debris” que contienen cantidades significativas de oxígeno junto con algunas plaquetas
grandes como partículas (fig. 1.19). Estos recubrimientos presentan una combinación de
desgaste abrasivo, delaminación y tribo-oxidación (Bolelli et al., 2011)
Fig. 1.19: Partículas de desgaste producto del ensayo de bola sobre disco del
recubrimiento termorrociado por HVOF Colferoloy-103. Se evidencian partículas
grandes con partículas muy pequeñas.
Por otra parte, CAI et al., en 2011, estudiaron las propiedades tribológicas de
recubrimientos de una aleación compuesta a base de Ni, modificados con partículas de

35
grafito y TiC sobre un acero 1045, por la técnica de termorrociado por plasma utilizando
tres tipos de polvos: a base de Ni; a base Ni con TiC (40%) y a base de Ni con grafito
(20%). Los ensayos tribológicos se llevaron a cabo en un tribómetro con una
configuración de bola sobre disco a temperatura ambiente en condiciones sin
lubricación, usando como contraparte estática una bola de acero GCr15 de 4 mm de
diámetro, con una velocidad de deslizamiento de 0,1 m/s y una carga normal de 10 N. La
pérdida de peso de los especímenes se midió con una balanza. La superficie de los
recubrimientos se analizó con microscopio óptico, la microestructura y la superficie
desgastada se observó por MEB, la composición química de elementos de las superficies
fue analizada mediante microanálisis químico por dispersión en la energía de rayos X
(EDS). A partir de los ensayos se encontró que los recubrimientos de la aleación
compuesta por la mezcla de Ni/grafito/TiC tienen una microestructura densa, en la cual,
los granos de la matriz a base de Ni son refinados por la incorporación y modificación
de las partículas de grafito y TiC, el grafito puede tener un efecto lubricante, reduciendo
así el coeficiente de fricción. El coeficiente de fricción de los recubrimientos a base de
Ni fue de 0,47, mientras que para los recubrimientos compuestos fue de 0,247, por lo
que se redujo en 47,45%. La pérdida de peso por desgaste del recubrimiento compuesto
fue de 0,9 mg, siendo este 59,1% menor que para aquellos a base de Ni. Se encontró que
en los recubrimientos a base de Ni hay una serie de líneas paralelas, verticales respecto a
la dirección de deslizamiento en algunas áreas, lo que sugiere que hubo deformación
plástica de corte en la superficie desgastada durante el proceso de fricción y desgaste. A
diferencia, la superficie desgastada del recubrimiento está cubierta por una capa delgada
que contiene principalmente óxido de hierro y grafito que se va desarrollando durante el
proceso de desgaste, la capa de transferencia es suave y con baja resistencia al corte (fig.
1.20). Con la formación de esta capa de transferencia se incrementa 2,44 veces la
resistencia al desgaste; sin embargo, grietas de fatiga pueden crecer en esta capa,
pudiendo causar delaminación de la capa. De todo lo anterior concluyeron que el
mecanismo principal de desgaste de los recubrimientos a base de Ni son desgaste
adhesivo y deformación multi-plástica debido que tuvo lugar severa deformación
plástica por corte en la superficie desgastada sobre la bola de acero GCr15, y el

36
mecanismo principal de desgaste del recubrimiento compuesto es la delaminación fatiga
de la capa de transferencia (CAI et al., 2011).
Fig. 1.20: Huella de desgaste del recubrimiento compuesto por la mezcla de
Ni/grafito/TiC, zona A: capa de material adherido, zona B: superficie del recubrimiento
Kang et al., en 2009, hicieron la caracterización de capas compuestas de
3Cr13/FeS sobre un sustrato de acero AISI 1045 y también determinaron sus
propiedades tribológicas. El ensayo de desgaste se hizo en una configuración bola sobre
disco bajo condiciones sin y con lubricación de aceite, la bola usada fue de acero 52100
con un diámetro de 6,35 mm y una dureza de HV 770; bajo condiciones en seco y con
lubricación se usó una carga de 5 N y 40 N, una velocidad de 0,2 m/s y un tiempo de 60
min y 2 h, respectivamente. La fuerza de fricción y profundidad de la huella se midieron
con un sensor de fuerza y desplazamiento. Los esfuerzos compresivos en la capa por
3Cr13 fueron de 164 MPa y en la capa compuesta por 3Cr13/FeS fueron de 209 MPa,
los esfuerzos residuales compresivos puede prevenir la propagación de grietas y
extender su vida útil. De los ensayos tribológicos en seco, mostrados en la figura 1.21
para las muestras de acero, acero/FeS y acero 3Cr13/FeS, se obtuvo que el coeficiente de
fricción para la capa de 3Cr13/FeS inicialmente fue de 0,026 y luego alcanzó un estado
estacionario en 0,124, siempre el coeficiente de fricción se mantuvo por debajo respecto
a las otras dos muestras; análogamente ocurre con la profundidad de la huella producto
del desgaste; de lo que se puede decir que la capa compuesta por 3Cr13/FeS reduce
excelentemente la fricción y tiene altas propiedades antidesgaste.

37
Fig. 1.21: Curvas de propiedades tribológicas de las tres muestras bajo condición de
deslizamiento seco, derecha: coeficiente de fricción, izquierda: profundidad desgastada.
En la figura 1.22 se muestran las superficies de desgaste de acero 1045, capa de
FeS y capa de 3Cr13/FeS bajo condiciones de deslizamiento en seco, el desgaste fue más
severo en el acero, le sigue en la capa de FeS y menos severo en la capa compuesta.
Bajo condiciones de lubricación no hay huella aparente en la capa compuesta de
3Cr13/FeS, lo que indica que esta capa puede reducir continuamente la fricción y el
efecto del desgaste. De lo anterior se puede decir que los esfuerzos compresivos en la
capa compuesta de 3Cr13/FeS controlan la aparición de grietas en la superficie y
mejoran el desempeño del recubrimiento, y que además esta capa reduce grandemente la
fricción y aumenta la resistencia desgaste bajo condiciones sin y con lubricación en
aceite (Kang et al., 2009).
Fig. 1.22: Superficies de desgaste de acero 1045, capa de FeS y capa de 3Cr13/FeS
condiciones de deslizamiento en seco, de izquierda a derecha respectivamente.
Wang et al. en 2008 estudiaron la microestructura y las propiedades ante el
deslizamiento de recubrimientos compuestos con TiC/FeCrBSi hechos por la técnica de
revestimiento con láser. Como material para el recubrimiento se usó una aleación
autofundente de Fe (FeCrBSi), una aleación de ferrotitanio (Fe-Ti) y cristales de grafito

38
(99,5% de pureza), usando parámetros controlados se realizó la deposición de los
polvos. Los ensayos de desgaste se llevaron a cabo según una configuración de bloque
sobre anillo, el material del anillo fue de W18Cr4V, las contrapartes estáticas fueron las
muestras recubiertas, se usó una carga de 49 N, una velocidad y distancia deslizante de
0,84 m/s y 1008 m. El comportamiento frente al desgaste del recubrimiento compuesto
reveló que tiene gran resistencia al desgate abrasivo porque presentó la más baja pérdida
de masa debido a la alta dureza y alta estabilidad de la temperatura de las partículas de
TiC; el coeficiente de fricción del recubrimiento TiC/FeCrBSi fue de ~0,41 y del
recubrimiento FeCrBSi de ~0,47, los cuales son menores que el obtenido para el sustrato
de acero (~0,68) , esto puede ser atribuido a la alta dureza del recubrimiento compuesto,
resultando en una menor área de contacto, por lo tanto, menor número de uniones que
requieren menos energía para ser cortada durante el deslizamiento en comparación con
el acero 1045 . El recubrimiento reforzado con TiC puede mejorar la dureza y la
resistencia al desgaste sin el aumento del coeficiente de fricción. Los recubrimientos
reforzados por las partículas de TiC mostraron una mayor resistencia al desgaste y
menor coeficiente de fricción que la del sustrato y el recubrimiento de FeCrBSi (Wang
et al., 2008).
Por otra parte, Chen et al., en 2005, estudiaron el comportamiento ante el
desgaste por deslizamiento de recubrimientos a base de una aleación autofundente de Ni
revestidos con láser y co-depositados con metales duros de carburo de tungsteno y
cobalto convencionales y nanoestructurados, también fue adicionado CeO2. Los
recubrimientos fueron depositados sobre un sustrato de acero 1045 con un espesor entre
1,1-1,2 mm. Los ensayos de desgaste se realizaron bajo una configuración bloque sobre
anillo, el anillo fue de WC-20% Co con un diámetro de 47 mm y ancho de 10 mm, se
usó una distancia y una velocidad deslizante de 2000 m y 0,5 m/s respectivamente, y una
carga de 400 N. La observación y análisis de las superficies de los recubrimientos se
hizo por MEB con EDS. Aunque los recubrimientos de la aleación autofundente tienen
alta dureza, estos son menos duros que el anillo de WC-20% Co sobre el cual fueron
deslizados, por lo que presentan una pérdida de masa alrededor de 71 mg. Las

39
propiedades tribológicas fueron mejoradas con los reforzamientos aplicados (Chen et al.,
2005).
Zhang et al. en 2008 caracterizaron el efecto del Niobio (Nb) sobre la resistencia
al desgaste de una aleación base Hierro (Fe) producida por la técnica de revestimiento
con laser por plasma. Estudiaron tres condiciones: acero 1045, recubrimiento sin Nb y
recubrimiento con Nb. Los ensayos de desgaste deslizante en seco se realizaron en una
configuración de bola sobre disco, se usó una contraparte de Alúmina de 12 mm de
diámetro, la carga fue de 200 N y la velocidad de deslizamiento de 200 r/min por un
tiempo de 30 min. El acero tuvo desgaste adhesivo severo, la huella del recubrimiento
sin Nb tuvo zonas donde el material fue arrancado y la del recubrimiento con Nb fue
suave con líneas de deslizamiento. Las partículas de desgaste para cada condición
disminuían de tamaño de acuerdo a lo siguiente: acero 1045, recubrimiento sin Nb y
recubrimiento con Nb; las partículas de desgaste del acero tuvieron una distribución de
tamaño con una morfología irregular y aplanada. El coeficiente de fricción para el acero
1045 osciló alrededor de 0,7, para el recubrimiento sin Nb fue 0,48 y para el
recubrimiento con Nb 0,35 (Zhang et al., 2008).

40
CAPÍTULO II
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
En este capítulo se señalan, a detalle, todos los ensayos, análisis y cálculos
realizados para obtener los resultados requeridos en esta investigación y así cumplir con
los objetivos planteados para el estudio.
A continuación se presenta un esquema de la secuencia seguida durante los
experimentos.

41
Fig. 2.1: Esquema del procedimiento experimental.
Muestras de acero
1045
Limpieza con
solvente universal
Precalentamiento a
110°C con Acetileno
Granallado
Prepapración metalográfica superficial y
en la sección transversal
MO y MEB-EDS en la sección transversal,
superficial, huella de desgaste en el
recubrimiento y en la contraparte
estática; y las partículas de desgaste.
DRX de las muestras con y sin
tratamiento térmico
Ensayosde microdureza Vickers en la
seccióntransversal
Mediciónde la rugosidad
Ensayosde desgaste deslizante en seco,
en configuración ball on disk
Perfilometria de contacto
Proyección
térmica por
Plasma
Proyección
térmica por
Llama
Muestras sin
tratamiento
térmico
Muestras con
tratamiento
térmico
Muestras sin
tratamiento
térmico
Muestras con
tratamiento
térmico
Tratamiento térmico
en atmosfera
controlada
Ensayos de Dureza
Haz tres cuadros aquí que digan
Volumen de desgaste y constante de
desgaste
Mecanismos de desgaste ( MEB, EDS)
Conclusiones

42
2.1 Descripción del Procedimiento Experimental
2.1.1 Preparación del sustrato
El material del sustrato es acero estructural denominado acero SAE 1045. Este es
comúnmente utilizado en la fabricación de ejes, engranajes, cigüeñales y otros elementos
de máquinas debido a las buenas propiedades mecánicas que ofrece. La composición
química elemental del mismo se muestra en la tabla 2.1.
Tabla 2.1: Composición química elemental del acero estructural SAE 1045.
%C %Mn %P (max) %S (max) %Fe
0,43-0,50 0,60-0,90 0,040 0,050 Balance
Previo al rociado del polvo de la aleación Metco 449P se realizó una preparación
del sustrato, con el fin de garantizar la buena adherencia del recubrimiento sobre el
mismo. Fue necesario someter a las probetas (con un espesor 6 mm) a una serie de
procedimientos para eliminar impurezas y poner en condición óptima las propiedades
para la deposición del polvo.
1) Se realizó una limpieza al sustrato con un solvente universal (Thinner). Esto
con el fin de eliminar grasa o cualquier impureza presente en la superficie de
la probeta.
2) Se precalentaron las probetas hasta una temperatura de 110°C con una llama
de acetileno para eliminar toda humedad producto de la etapa de limpieza con
el solvente universal.
3) Posteriormente, se procedió a realizar el granallado de las probetas. Este
procedimiento permite obtener una superficie altamente rugosa, lo que
mejora la adherencia del recubrimiento sobre el sustrato. En el granallado se
utilizaron partículas de alúmina de 1-3 mm de diámetro, las mismas
de elementos
Térmico o termorrociado

43
impactaron la superficie con la ayuda de un equipo con aire comprimido a 60
Psi.
2.1.2 Proyección térmica por Plasma
La proyección térmica se realizó con un equipo de marca Metco, tipo 7MC
Plasma Flame Spray Control Unit, una pistola Thermal Inc. SG-100 con inyección
externa y un alimentador de polvos modelo Mark XV. Los parámetros utilizados en el
termorrociado se muestran en la tabla 2.2.
Tabla 2.2: Parámetros del termorrociado por Plasma durante la deposición del
recubrimiento.
Amperaje Voltaje Distancia de rociado Tasa de deposición
800 A 36 V 17-18 cm 48-52 g/min
A medida que se realizaba el rociado se controlaba el espesor aparente del
recubrimiento con un tornillo micrométrico. El rociado se realizó hasta alcanzar 800 μm
aproximadamente.
2.1.3 Proyección térmica por Llama
El rociado se realizó con un equipo de marca Mecto 5P configurado con una
boquilla P7-G, con una tasa de deposición de 20 gr por cada 30 segundos y una distancia
de rociado de 230 mm aproximadamente. Se usaron como gas comburente y de
combustión oxígeno y acetileno, respectivamente, los parámetros de los gases se
observan en la tabla 2.3.

44
Tabla 2.3: Parámetros de los gases durante la proyección térmica por Llama.
Gas Flujo (PCM) Presión (Psi)
Oxígeno 34 30
Acetileno 34 15
2.1.4 Tratamiento térmico
Posterior a la proyección térmica por Plasma y por Llama se tomaron la mitad de
las muestras y se sometieron a un tratamiento térmico en atmosfera contralada con
argón. Se realizó en un horno eléctrico Marca Cavehor modelo DTC 600 C, el cual
funciona con resistencias eléctricas y es capaz de mantener una atmósfera controlada de
diferentes gases. Se usó argón debido a que es un gas inerte que permite el
desplazamiento del aire, inhibiendo, en cierto grado, la oxidación de las probetas durante
el calentamiento. Este horno es programable para dar las tasas de aumento de
temperatura y mantenerlas por un tiempo dado por el operador.
El tratamiento térmico consistió en dos rampas de calentamiento, a una tasa de
200 °C/h. En la primera rampa se calentó el horno, de acuerdo a la tasa ya mencionada,
hasta alcanzar los 100 °C y manteniéndose a esa temperatura por 30 minutos, con el fin
de mantener el flujo de argón y desplazar completamente el aire remante dentro del
horno. En todo momento se garantizó que la presión de argón se mantuviera positiva
dentro del horno. La segunda rampa de temperatura también se realizó a la misma tasa
de calentamiento hasta alcanzar 600 °C, se mantuvieron por 30 minutos a esa
temperatura, para asegurar que todas las probetas estuvieran a la temperatura deseada en
toda su geometría. (fig. 2.2)

45
Fig. 2.2: Etapas del tratamiento térmico en atmosfera controlada con argón.
El enfriamiento se realizó dentro del horno con las resistencias eléctricas
apagadas, y manteniendo el flujo de argón, en un tiempo aproximado de 16 horas, hasta
alcanzar la temperatura ambiente.
2.1.5 Preparación metalográfica
Para los procedimientos de caracterización es necesaria una superficie con un
acabado adecuado, por lo tanto, las muestras termorrociadas por plasma y por llama sin
y con tratamiento térmico fueron sometidas a una preparación metalográfica.
2.1.5.1 Corte y embutido
El corte se realizó en una cortadora de marca BUEHLER modelo SamplMet con
un disco abrasivo de SiC, también se utilizó una cortadora de disco de diamante para los
cortes más precisos. En todo momento se cortaron las muestras, garantizando que el
disco ejerciera un esfuerzo compresivo sobre el recubrimiento, para no debilitar la
adherencia entre el recubrimiento y el sustrato. Las muestras para la caracterización
microestructural y evaluación de sus propiedades mecánicas se cortaron en pequeñas

46
probetas, exponiendo su sección transversal. Mientras que las muestras para los ensayos
de desgaste deslizante se cortaron de tal forma que la superficie recubierta tuvieran una
sección de 1,5x1,5 cm. Se cortaron cuatro (4) probetas para caracterización
microestructural y microdureza, y dieciséis (16) probetas para la caracterización
tribológica.
El embutido se realizó en las muestras cortaras para la caracterización de su
sección transversal debido a su pequeño tamaño y la dificultad que esto conlleva al
realizar los siguientes pasos de la preparación metalográfica. El mismo se realizó en una
embutidora marca BUEHLER modelo SimpliMet con una resina termoendurecible,
siguiendo el procedimiento mostrado en la tabla 2.4.
Tabla 2.4: Proceso de embutición para una resina termoendurecible.
Parámetro Calentamiento Enfriamiento
Presión (Psi) 100 4200
Tiempo (min) 20 20
2.1.5.2 Desbaste y pulido
Para el desbaste y pulido de las muestras se utilizó una maquina BUEHLER
MetaServ 2000. El desbaste de las muestras en sección transversal se realizó con disco
de diamante #120, 220 y 1200 girando a 300 rpm. El pulido se hizo con suspensiones de
alúmina de 1; 0,3 y 0,05 μm a una velocidad de 200 rpm; en todo momento el giro del
disco fue en sentido entrante al recubrimiento, así como se mencionó en la sección 2.4.1.
En el caso de las muestras para los ensayos tribológicos, se realizó el desbaste en la
superficie recubierta. El mismo se hizo con discos de papel abrasivo de carburo de
silicio (SiC) #120, 320, 400, 600, 1200 y 2000 girando a 300 rpm, el pulido se realizó de
igual forma con suspensiones de alúmina de 1 y 0,3 μm a una velocidad de 200 rpm. En
el caso de estas muestras, el desbaste se realizó de forma convencional, al realizar el
desbaste las líneas dejadas por el desbaste anterior se eliminan girando la muestra 90° y
desbastando hasta eliminar las líneas perpendiculares.
cortadas

47
Luego de cada etapa de pulido, las muestras fueron lavadas en ultrasonido con
propanol en un limpiador ultrasónico marca LECO, modelo UC-50.
2.1.6 Observación por Microscopía Óptica (MO), Microscopía Electrónica
de Barrido (MEB) y Espectroscopía por dispersión en la energía de rayos X (EDS)
La caracterización microestructural del recubrimiento y la evaluación de las
propiedades tribológicas del mismo y de la contraparte estática se hizo mediante MO y
MEB.
2.1.6.1 Microscopia Óptica (MO)
Por Microscopia Óptica se observó la sección transversal de los recubrimientos
utilizando un Microscopio óptico de marca Olympus, donde se tomaron, a diferentes
aumentos, diez (10) campos de cada aumento. También se tomaron varias imágenes de
las huellas dejadas tras los ensayos de microindentación Vickers.
2.1.6.1.1 Medición de la porosidad
La porosidad de los recubrimientos se midió por medio de un procesador de
imágenes llamado Imagen J. Con el mismo se hizo un conteo de puntos filtrando
colores, dividiéndolos en sus tonos más claros y oscuros para obtener una imagen
binaria (blanco y negro) donde las zonas más oscuras representan a los poros en la
imagen. La medición se hizo en diez (10) imágenes de la sección transversal de cada
muestra, y tomando el promedio de los valores se obtuvo la porosidad del recubrimiento.
2.1.6.1.2 Medición del espesor del recubrimiento
Utilizando el procesador de imágenes usado para calcular la porosidad, se midió
el espesor de los recubrimientos, se realizaron cinco (5) mediciones por cada muestra y
tomando el promedio de los valores se obtuvo el espesor del recubrimiento.
limpiadas
Determinación

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