Tribology of zrn, crn and tialn thin films deposited by reactive magnetron sputtering

• Alexander Ruden ^[1] ; Juan M. González ^[2] ; Johan S. Restrepo ^[2] ; Michell F. Cano ^[2] ; Federico Sequeda Osorio ^[2]
  1. [1] Universidad Tecnológica de Pereira

     Universidad Tecnológica de Pereira

     Colombia

     
  2. [2] Universidad del Valle (Colombia)

     Universidad del Valle (Colombia)

     Colombia

     
• Localización: DYNA: revista de la Facultad de Minas. Universidad Nacional de Colombia. Sede Medellín, ISSN 0012-7353, Vol. 80, Nº. 178, 2013, págs. 95-100
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Tribología de recubrimientos de zrn, crn y tialn obtenidos por magnetron sputtering reactivo
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• Resumen
  • español

    El coeficiente de fricción y el coeficiente de desgaste, representan dos variables importantes para la elección de recubrimientos duros en aplicaciones críticas de ingeniería tales como corte y conformado de materiales. Para explicar de manera profunda estas variables, es necesario conocer los diferentes tipos de desgaste que ocurren en estas superficies recubiertas. Se han evaluado recubrimientos de nitruro de circonio (ZrN), nitruro de cromo (CrN) y nitruro de titanio aluminio (TiAlN), producidos por la técnica magnetrón sputtering reactivo, determinando las propiedades tribológicas, midiendo coeficientes de fricción (COF) y desgaste, y mostrando un análisis de los mecanismos de desgaste presentes para cada recubrimiento durante el contacto tribológico en sistemas cerámicos. Se observó que el voltaje de polarización incrementa las fallas por deformación plástica y la generación de un tercer cuerpo en la superficie del ZrN. El aumento del flujo de nitrógeno en la deposición de CrN, mejora el comportamiento tribológico al segregar la fase cúbica del material, optimizando sus propiedades superficiales. Al incrementar la temperatura de deposición del TiAlN se mejora su calidad superficial (reducción de rugosidad y densidad de poros), reduciendo la abrasión y aumentando la capacidad de carga del compuesto

  • English

    Friction and wear coefficient represent two important variables for hard coating selection in critical engineering applications such as cutting and material forming. To explain fully these variables, is necessary to understand different types of wear mechanisms that occur in coated surfaces. Zirconium nitride (ZrN), chromium nitride (CrN) and titanium aluminum nitride (TiAlN) coatings produced by reactive magnetron sputtering technique were evaluated. The tribological properties- coefficient of friction (COF) and wear coefficient were investigated using a ball on disc tribometer and profilometry. Bias polarization voltage showed an increase in plastic deformation and third body generation failures in the ZrN surface. Nitrogen flux increasing in CrN deposition, improves tribological behavior due to cubic phase segregation, enhancing superficial properties. Increasing substrate temperature during deposition of TiAlN improves superficial properties (roughness and porous density decrease), increases abrasion wear resistance and load capability of the coating