Examinando por Materia "Recubrimiento"

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    Caracterización Biomédica de Materiales Osteoconductivos.
    (2018-04-18) Aguilar Castro, Yesid; Gutiérrez, Óscar; Muñoz, Jaime; Esguerra Arce, Adriana; Esguerra Arce, Johanna
    Se diseñó una novedosa mezcla de fosfatos de calcio y titanato de calcio con el fin de obtener un recubrimiento con comportamiento mecánico, adhesión y osteoconducción superiores a los recubrimientos usados actualmente en vástagos de prótesis de cadera. Para ello se obtuvieron mezclas de hidroxiapatita en polvo con 25, 50 y 75% en volumen de titanato de calcio, se compactaron y se sinterizaron en atmósfera de aire. Después del tratamiento térmico, estos compuestos de oxihidroxiapatita (Ca10(PO4)6(OH)2-2xOx□x) y titanato de calcio se evaporaron por medio de magnetrón sputtering sobre un sustrato AISI 304/Ti, obteniéndose los respectivos recubrimientos. Igualmente se produjeron recubrimientos 100% fosfato de calcio (CP) y 100% titanato de calcio (TC). Se hizo un análisis detallado de los pasos polvo → blanco y blanco → recubrimiento mediante caracterización química y microestructural en cada paso. A los recubrimientos se les evaluaron sus características topográficas, mecánicas, electroquímicas, tribológicas y biomédicas in vitro. Se encontró que los recubrimientos 75CP-25TC y 0CP-100TC son superiores a los recubrimientos 100CP-0TC, 50CP-50TC y 25CP-75TC, por lo que son candidatos apropiados como recubrimientos para remplazo de tejido óseo y regeneración. El recubrimiento 75CP-25TC mostró como ventaja una mayor osteoconductividad in vitro y el recubrimiento 0CP-100TC mostró como ventaja que desgasta menos al tejido óseo en interacción tribo-electroquímica. Por tanto, ambos se proponen para estudios posteriores de caracterización in vivo. Por otro lado, se propuso el uso del sistema de recubrimientos Ti-Al-N/Fosfato de calcio – quitosano (FC-QS) para aplicación en sistemas de fijación ósea externa. El recubrimiento Ti-Al-N para mejorar la resistencia a la corrosión por fretting, y el recubrimiento de fosfato de calcio – quitosano como recubrimiento bioactivo y biodegradable. El recubrimiento de Ti1-xAlxN se sintetizó por medio de magnetrón co-sputtering. Se evaluó el efecto del contenido atómico de aluminio, x, en su resistencia a la corrosión y a la corrosión por fretting, así como en su desempeño biomédico in-vitro. El valor de x fue igual a 0.39, 0.47, 0.61 y 0.69 y las fases encontradas fueron la TiN tipo NaCl y la Ti2AlN. Todos los recubrimientos mostraron ser biocompatibles. El recubrimiento con x = 0.39 se escogió como el recubrimiento óptimo dado su mejor desempeño. El recubrimiento de 70%FC-30%QS se sintetizó por medio de co-precipitación química y por inmersión de los sustratos. Se evaluó el efecto de la relación ácido cítrico a [Ca+2] en la estabilidad de películas de FC-QS, en su topografía superficial y en su adherencia, variando la relación en 2:1, 3:1 y 4:1. Los tres recubrimientos mostraron ser biocompatibles y se encontró una influencia de la relación ácido cítrico a [Ca+2] en la composición química de los recubrimientos, así como en su rugosidad y adherencia sobre el acero. El recubrimiento con relación 2:1 presentó la mayor adherencia y biocompatibilidad, por lo que se seleccionó para ser depositado sobre el recubrimiento óptimo de Ti1-xAlxN. Se concluyó que el sistema Ti0.61Al0.39N/FC-QS con relación ácido cítrico a [Ca+2] de 2:1 exhibe las propiedades idóneas para la aplicación propuesta, por lo que se propone como candidato para pruebas biomédicas in-vivo.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Fabricación de recubrimientos utilizando la técnica de proyección térmica para reducir el desgaste en turbinas hidráulicas.
    (2018-04-20) Jurado Montaño, Arturo; Sequeda Osorio, Federico
    Por medio de un molino planetario se realizó una mezcla de polvos de Níquel (Ni) y Carburo de Silicio (SiC), incrementando el porcentaje de Ni con 4 porcentajes distintos (30, 50, 70 y 80%), con el fin de obtener una aleación mecánica para formar un material compuesto, que será utilizado para elaborar un recubrimiento capaz de reducir el desgate y la corrosión mediante la técnica de proyección térmica. El material obtenido se analizó a través de microscopia electrónica de barrido y espectroscopia de energía dispersiva (SEM/EDS), con el fin de determinar la morfología y el tamaño de partícula, al igual que la composición elemental; de igual forma se empleó la técnica de difracción de rayos X (XRD) para el análisis cristalográfico, Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC) y Análisis Termogravimétrico (TGA) con el fin de observar si se presentó formación de nuevas fases durante el proceso de molienda. Se determinó que las mezclas con alto porcentaje de Níquel (70% y 80%) presentaron partículas con morfologías esféricas, lo cual es ideal para mejorar la fluidez del material hacia el sistema de proyección térmica.
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    Mechanical characterization of aluminum-silicon coating deposited by CVD-FBR on austenitic stainless steel AISI 316 and vapor oxidation
    (Universidad del Valle, 2018-07-19) Pérez Muñoz, Diego; Marulanda Arévalo, José Luddey; Moreno Tellez, Carlos Mauricio
    (Eng) Aluminum-Silicon Al-Si coating deposited at 540 °C on the austenitic stainless s teel AISI 316 by chemical vapor deposition in fluidized bed reactor (FBR-CVD), afterwards samples were thermally treated at 750 °C under argon for 2 hours. The coated samples were oxidized in water vapor loop at 750 °C, which showed a decrease in the corrosion rate at high temperatures in respect with the oxidized uncoated substrate (more than 100 times). Microhardness and nanoindentation studies were performed in order to assess the benefits of the Al-Si coating by CVD-FBR, finding an increase in the coating hardness with respect to the substrate. Additionally Scanning Electron Microscopy (SEM) was carried out to characterize micro-structural chang - es of the oxidized samples. Cross-section samples were subjected to Atomic Force Microscopy (AFM) fo - cusing on the thickness of coating (topographical changes, roughness gradient and possible formed phases). Results of AFM verified a correlation between hardness and voltages profiles found during scanning.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Producción y caracterización de recubrimientos de TiSin obtenidas por la técnica de magnetrón sputtering reactivo
    (Universidad del Valle, 2012) Guerra Betancourt, Jose Luis; Sequeda Osorio, Federico
    Se depositaron recubrimientos de TiSiN mediante D.C Magnetrón Sputtering reactivo sobre sustratos de acero inoxidable AISI 304, vidrio y silicio (111), variando el flujo de N2, con el fin de estudiar su efecto en las propiedades estructurales, mecánicas, tribológicas y de corrosión. Los recubrimientos se depositaron utilizando un blanco de Ti-Si (90-10 %at.) con 99.999% de pureza. La caracterización estructural se realizó por medio de Difracción de Rayos X (XRD), encontrando los picos correspondientes a cristalitos de TiN. Al no encontrar evidencias de la formación de las fases Ti-Si-N, Ti-Si, Ti ó Si libre, se determinó que el compuesto está formado por granos cristalinos de TiN en una matriz amorfa de SiN. Dicho resultado está apoyado en análisis realizados por FTIR y EDS. Las propiedades superficiales se obtuvieron por medio de perfilometría, obteniendo capas densas con rugosidad promedio de ~24 nm. Las propiedades mecánicas y la adhesión fueron estudiadas por medio de nanoindentación y rayado, obteniendo valores de dureza alrededor de 23 GPa cuando se utilizan bajos flujos de N2. Los recubrimientos obtenidos muestran signos de fragilidad al presentar cargas cohesivas bajas (Lc1 ~4N), sin embargo muestran fallas adhesivas a cargas criticas de ~27N. El comportamiento de la fricción se obtuvo por medio de Bola en Disco ¿PIN ON DISK, con un contrapar de acero 440. Los resultados indican alta fricción causada por procesos de abrasión-adhesión, dominados por el comportamiento del debris. Los análisis de las pistas de desgaste, realizados por medio de perfilometría, estereoscopia y SEM, mostraron que la adhesión de partículas duras sobre la superficie incrementa la resistencia al desgaste del sustrato en un orden de magnitud. Este efecto se ve favorecido cuando se depositan los recubrimientos con flujos de N2 entre 0.2 y 0.8 sccm. La resistencia a la corrosión fue evaluada por medio de curvas potenciodinámicas y resistencia a la polarización lineal (RPL), calculando los valores de potencial de corrosión (mV), potencial de picado (mV), velocidad de corrosión (MPY) y el factor de porosidad (%). Se observo que los recubrimientos protegen la superficie del acero del ataque corrosivo, incrementando la pasivasión y reduciendo el picado.
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    Síntesis y caracterización de un recubrimiento AI-Si-N obtenido a través del proceso del pulverización catódica reactiva variando el voltaje bias DC [recurso electrónico]
    (Universidad del Valle, 2011) Ortiz Godoy, Richard Andrés; Sequeda Osorio, Federico
    Se sintetizó y caracterizó una película delgada de AlSiN a través de la técnica de Pulverización Catódica Reactiva asistida por Campos Magnéticos; utilizando como blanco del sistema una oblea de AlSi (30:70at%) y como substratos acero inoxidable 316L (caracterización mecánica, tribológica y de resistencia a la corrosión), dynasil (medidas de espesor) y zafiro (caracterización óptica). Las películas se crecieron en una atmosfera reactiva de nitrógeno y argón bajo flujos de 0.15sccm y 10sccm respectivamente. Se estudió el efecto del voltaje de polarización sobre las propiedades superficiales, mecánicas, tribológicas, ópticas y de resistencia a la corrosión del recubrimiento al trabajar con potenciales de -50V, -100V, -150V y -200V. Los resultados obtenidos demostraron que a medida que aumenta el voltaje de polarización la morfología de las películas tienden a ser más homogéneas y densas, además se presenta disminución de la rugosidad y del tamaño de grano. En cuanto a las propiedades mecánicas el recubrimiento presentó valores medios de dureza hasta los 17.21 GPa con módulos de 247.96GPa y además sus coeficientes de fricción tomaron valores similares al del acero. Respecto al estudio de las propiedades ópticas se obtuvieron modos vibraciones de la aleación AlSiN a una transmisión apreciable (41¿68 %) en las regiones: cercana infrarroja y visible con una caída o disminución de la transmisión por debajo de 783 nm y un espectro principal de reflectancia de 562 nm.