Characterization of the low alloy steel modified superficially with ions of titanium and nitrogen

• Autores: Ely Dannier Valbuena Niño, Linda Gil, Luis Hernández-Molina, José José Barba Ortega, Valeriy Dugar Zhabon
• Localización: CT&F - Ciencia, tecnología y futuro, ISSN-e 0122-5383, Vol. 6, Nº. 3, 2016, págs. 135-146
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Caracterização do aço de baixa liga alterado superficialmente com iones de titânio e nitrogênio
  • Caracterización del acero de baja aleación modificado superficialmente con iones de titanio y nitrógeno
• Enlaces
  • Texto completo (pdf)
• Dialnet Métricas: 1 Cita
• Resumen
  • español

    RESUMEN La técnica de implantación iónica tridimensional (3DII) consigue que los iones a implantar colisionen perpendicularmente con la superfície sin importaría geometría del sólido (Khvesyuk & Tsygankov, 1997; Dougar-Jabon et al., 2002). Se ha usado un acero de herramientas AISI SAE 4140 como sustrato por su amplio uso en la industria del transporte de hidrocarburos. Las probetas de acero se sometieron a la modificación superficial con iones Titanio (Ti) y Titanio+Nitrógeno (Ti+N) a energía de lOkeV durante 5min y 1 Omin. Los sustratos modificados y no modificados superficialmente fueron caracterizados mediante la técnica de espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS), observando entre los resultados más resaltantes que la doble capa electroquímica del sistema en estudio presenta características capacitivas en todas las condiciones evaluadas, donde el mejor desempeño frente a la corrosión lo presentan los sustratos implantados con iones de Ti durante 1 Omin, debido a que poseen una resistencia a la transferencia de carga mucho mayor que los implantados con iones de Ti+N y los no implantados. Adicionalmente se determinó que todos los sistemas implantados pueden ser simulados mediante el uso de un circuito equivalente, el cual posee un elemento de fase constante en lugar de un capacitor y que el sustrato sin implantar a partir del día de inmersión 15 se puede simular a través de otro circuito equivalente diferente.

  • English

    ABSTRACT The three-Dimensional Ion Implantation technique (3DII) causes ions to collide with a solid surface in a perpendicular way regardless of the geometry of the solid (Khvesyuk & Tsygankov, 1997; Dougar-Jabon, Dulce-Moreno & Tsygankov, 2002). The steel AISI SAE 4140 has been used as substrate because of its wide use in the transport of oil industry, the specimens of steel underwent surface modification with Titanium ions (Ti) and the combined ions of titanium and nitrogen (Ti+N), with energy of 1 OkeV for 5min and lOmin. The superficially modified and unmodified specimens were characterized by Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS), noting among the most outstanding results the electrochemical double layer system capacitive characteristics under all tested conditions, the best corrosion performance was obtained for implanted substrates with Ti ions for 70m/n, having a charge transfer resistance much higher than those implanted with Ti+N and the non-implanted. Additionally it was determined that all the implanted systems can be simulated by using one equivalent circuit with a constant phase element instead of a capacitor and the non implanted substrate from day 15 can be simulated through another equivalent circuit.

  • português

    RESUMO A técnica de implantação iónica tridimensional (3DII) consegue que os iones a serem implantados colidam perpendicularmente com a superfície sem importar a geometria do sólido (Khvesyuk & Tsygankov, 1997; Dougar-Jabon et al., 2002). Foi usado um aço de ferramentas AISI SAE 4140 como substrato sendo que ele é extensivamente utilizado na indústria de transporte de hidrocarbonetos. Os espécimenes de aço foram submetidos à alteração superficial com iones de Titânio (Ti) e Titânio + Nitrogênio (Ti+N) com energia de 1 OkeV durante 5 min e 1 0 min. Os substratos alterados e não alterados superficialmente foram caracterizados mediante a técnica de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS), verificando-se entre os resultados mais importantes que a dupla capa eletroquímica do sistema em estudo apresenta características em todas as condições avaliadas, onde o melhor desempenho diante da corrosão é conseguido com os substratos implantados com iones de Ti durante 10 min, por conta deles possuírem uma resistência à transferência de carga muito maior do que aqueles implantados com iones de Ti+N e com os não implantados. Adicionalmente, determinou-se que todos os sistemas implantados podem ser simulados mediante o uso de um circuito equivalente, que possui um elemento de fase constante ao invés de um capacitor e que o substrato sem implantar a partir do dia de imersão 15 pode ser simulado através de outro circuito equivalente diferente.