Memoria Liver Luengo L Pez Estudio De Fricci N Y Desgaste De Capas De Aleaci N De NiP

Projecte de Fi de Carrera

Enginyeria de materials

Estudio tribológico de fricción y desgaste de capas de
aleación NiP

MEMÒRIA

Autor:
Director:
Ponent:
Convocatòria:

Óliver Luengo López
Joan Esteve Pujol
Luis Llanes Pitarch
Novembre 2008

Escola Tècnica Superior
d’Enginyeria Industrial de Barcelona

Estudio tribológico de fricción y desgate de capas de aleación NiP mediante elmétodo de Ball On Disk.

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Resumen
Los recubrimientos de níquel-fósforo (NiP) son una buena alternativa al cromo duro –
cuestionado hoy en día por la prohibición del uso del cromo hexavalente, a partir del cual se
obtienen la mayor parte de los cromados – porque puede alcanzar durezas elevadas
después de un tratamiento térmico. Otra vía también conocida es la obtención de
composites apartir de la adición de partículas duras y abrasivas, como el carburo y el
nitruro de silicio (SiC y Si3N4). En este campo, la investigación y el desarrollo de nuevos
materiales se enfoca en el uso de partículas de tamaño cada vez más pequeño, entrando
dentro del rango nanométrico, y el estudio de la influencia de este parámetro en las
propiedades de los composites. Uno de ellos, importantepara la aplicación que se espera
de este tipo de recubrimientos, es la caracterización de la fricción y la resistencia al
desgaste. Esto supone un reto ya que muchas veces el espesor de la capa a estudiar es
demasiado pequeño para aplicar los métodos y instrumentos habituales. Por eso, en este
proyecto se utiliza un nuevo equipo Ball on Disk diseñado a medida para el estudio de
capasdelgadas que permite aplicar fuerzas pequeñas sobre áreas de estudio de pocos
mm2.
Así, se han estudiado las propiedades tribológicas de fricción y desgaste en recubrimientos
electroquímicos de NiP y de sus composites con partículas abrasivas con una máquina de
ensayos Ball on Disc. La caracterización del desgaste se ha hecho mediante microscopia
óptica, para ver en detalle la abrasiónsufrida por las muestras ensayadas así como la
pérdida de material en las bolas, y finalmente perfilometria, medir la profundidad de la
abrasión realizada.
Se ha observado dependencia del coeficiente de fricción y la tasa de desgaste con la
morfología de la superficie, el tamaño de las partículas incorporadas en los composites y el
efecto del tratamiento térmico sobre las muestras. El sistemaball-on-disk ha permitido
apreciar una notable reducción del coeficiente de fricción para muestras con partículas
nanométricas aunque no se ha podido establecer una tasa de desgaste para las mismas
debido a su morfología superficial, pero siendo comparativamente las menos desgastadas
de entre todos los recubrimientos ensayados.

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Memoria

Estudio tribológico de fricción y desgatede capas de aleación NiP mediante el método de Ball On Disk.

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Índice
RESUMEN ___________________________________________________1
ÍNDICE ______________________________________________________3
1.

GLOSARIO _______________________________________________5

2.

PREFACIO _______________________________________________7
2.1. Origen delproyecto........................................................................................7
2.2. Motivación ......................................................................................................7

3.

INTRODUCCIÓN __________________________________________9
3.1. Objetivos del proyecto....................................................................................9
3.2. Alcance delproyecto......................................................................................9

4.

MARCO TEÓRICO ________________________________________11
4.1. Tribología .....................................................................................................11
4.1.1.

Fricción ........................................................................................................... 12

4.1.2....