Low friction coefficient coatings Ni-Cr by magnetron sputtering, DC

• Morales-Hernández, Jorge ^[1] ; Mandujano-Ruíz, Araceli ^[1] ; Torres-González, Julieta ^[1] ; Espinoza-Beltrán, Francisco J. ^[2] ; Herrera-Hernández, Héctor ^[3]
  1. [1] Center of Research and Technologic Development in Electrochemistry

     Center of Research and Technologic Development in Electrochemistry

     México

     
  2. [2] Instituto Politécnico Nacional

     Instituto Politécnico Nacional

     México

     
  3. [3] Universidad Autónoma del Estado de México

     Universidad Autónoma del Estado de México

     México

     

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• Localización: Revista de metalurgia, ISSN 0034-8570, Vol. 51, Nº. 3, 2015, pág. 47
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Recubrimientos Ni-Cr con bajo coeficiente de fricción depositados por magnetron sputtering, DC
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• Resumen
  • español

    La técnica de Deposición por Chisporroteo Magnético (Magnetron Sputtering) con el proceso DC, fue usado para la deposición de los recubrimientos de Ni-Cr sobre acero inoxidable AISI 316 como sustrato. El cátodo con una composición nominal Ni-22 at% Cr fue preparado por la técnica de Aleado Mecánico (AM), con un tiempo máximo de molienda de 16 horas y con un molino de alta energía tipo SPEX 8000. Las películas se realizaron bajo una atmósfera de argón a temperatura ambiente con una potencia de 100 W a diferentes tiempos de crecimiento. La composición química, microestructura, topografía, nanodureza y abrasión de los recubrimientos fueron evaluados usando las técnicas de microanálisis por Energía Dispersa de Rayos-X (EDX), Difracción de Rayos-X (DRX), Microscopia de Fuerza Atómica (AFM), Nano-indentación y Pin-on-Disk, respectivamente. Después de molienda, no se detectó contaminación en las mezclas. Los análisis por DRX revelan que la microestructura de la aleación Ni-Cr se mantiene en los recubrimientos con respecto a los polvos AM, con ciertos grados de recristalización. Los valores de Nanodureza fueron del orden de 8,8 GPa con un módulo de Young de 195 GPa. La adhesión de las películas fue evaluada de acuerdo con su resistencia a la fractura al ser indentadas a diferentes cargas con microdureza Vickers. Los resultados de las pruebas de abrasión muestran una disminución en el coeficiente de fricción con respecto al incremento en el espesor de la película, obteniendo un valor mínimo de 0,08 con un espesor de 1 μm y que corresponde al máximo tiempo de crecimiento.

  • English

    Magnetron Sputter Deposition technique with DC was used for the deposition of Ni-Cr coatings on AISI 316 SS like substrate. The cathode with a nominal composition Ni-22 at% Cr was prepared by Mechanical Alloying (MA) technique, with a maximum milling time of 16 hours and, with a high energy SPEX 8000 mill. The coatings were made under Argon atmosphere at room temperature with a power of 100 W at different times of growth. Chemical composition, microstructure, topography, nanohardness and wear of the coatings were evaluated using the techniques of microanalysis by energy dispersive X-ray analyzer (EDAX), X-Ray Diffraction (XRD), Atomic Force Microscopy (AFM), Nano-indentation and pin-on-Disk, respectively. After milling, was not detected contamination in the mixtures. XRD analysis revealed that the microstructure of the Ni-Cr alloy was maintained in the coatings with respect to MA powders, with some degree of recrystallization. Nanohardness values were in the order of 8.8 GPa with a Young’s modulus of 195 GPa. The adhesion of the films was evaluated according to their resistance to fracture when these were indented at different loads using Vickers microhardness. The wear test results showed a decrease in the friction coefficient with respect to the increase of thickness’ films, getting a minimum value of 0.08 with a thickness of 1 μm and which correspond with the maximum growing time.