Propiedades mecánicas y comportamiento tribológico de recubrimientos multicapa de CrN/TiN

• Autores: Maryory Astrid Gómez, Gilberto Bejarano, Diego Alejandro Cano, Jaime Alberto Osorio, Francisco Javier Bolívar
• Localización: Revista EIA, ISSN-e 1794-1237, Vol. 8, Nº. 16, 2011, págs. 93-102
• Idioma: español
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• Resumen
  • español

    Los recubrimientos multicapa representan una clase promisoria de recubrimientos protectores, gracias a la mejora en las propiedades tribologicas, mecanicas y anticorrosivas que confieren a las superficies recubiertas. Esto ha motivado la investigacion, desarrollo e implementacion de estos materiales en muchas aplicaciones industriales, debido a que en la actualidad los requisitos que se tienen en la industria no se satisfacen con materiales que cumplan con una propiedad buena, sino con una combinacion de buenas propiedades para la mayoria de las aplicaciones.

    En este trabajo se depositaron recubrimientos multicapa de CrN/TiN por pulverizacion catodica; la variacion del numero de bicapas de los recubrimientos con 4 �Êm de espesor fue de 10, 40, 80 y 100. El tamano de grano y la rugosidad de los recubrimientos se determinaron mediante microscopia de fuerza atomica; se realizaron pruebas de microdureza y adhesion por rayado, los coeficientes de friccion se evaluaron en un tribometro de tipo esfera sobre disco y la resistencia al desgaste abrasivo se determino por el metodo Calotest. Los recubrimientos con 100 bicapas de CrN/TiN exhibieron un volumen de desgaste dos ordenes de magnitud menor que las muestras de una monocapa de TiN y de CrN. Las propiedades mecánicas fueron fuertemente influenciadas con la disminución del espesor del período de modulación de los recubrimientos, incrementándose de 23,1 GPa para la muestra con 10 bicapas a 29,8 GPa para la muestra con 100 bicapas de CrN/TiN.

  • português

    Os revestimentos multicamada representam uma classe promissoria de revestimentos protetores, devido a melhora nas propriedades tribologicas, mecanicas e anticorrosivas que conferem as superficies recobertas. Isto tem motivado a pesquisa, desenvolvimento e implementacao destes materiais en muitas aplicacoes industriais, porque na atualidade os requisitos que se tem na industria nao se satisfazem com materiais que cumpram com una propriedade boa, sino com uma combinacao de boas propriedades para a maioria das aplicacoes. Neste trabalho depositaram-se revestimentos multicamada de CrN/TiN por pulverizacao catodica; a variacao do numero de bicamadas dos revestimentos com 4 �Êm de espessura foi de 10, 40, 80 y 100. O tamanho de grao e a rugosidade dos revestimentos determinaram-se mediante microscopia de forca atomica; realizaram-se provas de microdureza e adesao por rajado, os coeficientes de friccao avaliaram-se em um tribometro de tipo esfera sobre disco y a resistencia ao desgaste abrasivo determinou-se por o metodo Calotest. Os revestimentos com 100 bicamadas de CrN/TiN exibiram um volume de desgaste duas ordens de magnitude menor que as mostras de una monocapa de TiN y de CrN. As propriedades mecanicas foram fortemente influenciadas com a diminuicao da espessura do periodo de modulacao dos revestimentos, incrementando-se de 23,1 GPa para a mostra com 10 bicamadas a 29,8 GPa para a mostra com 100 bicamadas de CrN/TiN.

  • English

    Multilayer coatings represent a promising class of protective coatings due to the improvement in tribological, mechanical, and anticorrosive properties conferred to the coated surfaces. This has motivated the research, development and implementation of these materials in many industrial applications; nowadays the requirements of the industry are not satisfied with materials that have a good property, but a combination of good properties for most of the applications. In this work CrN/TiN multilayer coatings were deposited by magnetron sputtering; the variation of number of coating bilayers with 4 ìm total thickness was of 10, 40, 80 and 100. The grain size and the roughness of coatings were determined by means of atomic force microscopy; micro hardness and scratch adhesion tests were performed, the friction coefficients were evaluated in a ball on disk tribometer, and the abrasive wear resistance was determined by Calotest method. The coatings with CrN/TiN 100 bilayers exhibited a wear volume two orders of magnitude lower than the single layer coatings of TiN and CrN. Mechanical properties were strongly influenced by the decrease of the modulation period thickness of the coatings, having increased from 23.1 GPa for the sample with 10 bilayers to 29.8 GPa for the sample with CrN / TiN 100 bilayers..