Mechanical, and tribological properties of ti/tin bilayers: The dependence of ti interlayer thickness

• Jhonattan De La Roche Yepes ^[1] ; Juan Manuel González Carmona ^[2] ; Alexander Ruden Muñoz ^[3] ; Elisabeth Restrepo Parra ^[1] ; Federico Sequeda Osorio ^[2]
  1. [1] Universidad Nacional de Colombia

     Universidad Nacional de Colombia

     Colombia

     
  2. [2] Universidad del Valle (Colombia)

     Universidad del Valle (Colombia)

     Colombia

     
  3. [3] Universidad Tecnológica de Pereira

     Universidad Tecnológica de Pereira

     Colombia

     

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• Localización: DYNA: revista de la Facultad de Minas. Universidad Nacional de Colombia. Sede Medellín, ISSN 0012-7353, Vol. 80, Nº. 178, 2013, págs. 115-122
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Propiedades mecánicas, y tribológicas de la bicapa ti/tin: Dependencia del espesor de la intercapa de ti
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• Resumen
  • español

    Se depositaron bicapas de Ti / TiN en sustratos de acero inoxidable AISI 316L y Dynasil (SiO2), mediante el uso de un sistema de magnetrón Sputtering reactivo DC. La intercapa de Ti se creció a diferentes espesores (0, 50, 100, y 200 nm) con el fin de estudiar su influencia en la morfología y en las propiedades mecánicas y tribológicas. La morfología de los recubrimientos se determinó usando un perfilómetro XP2, la adhesión se midió utilizando un equipo de micro scratch-test, las propiedades mecánicas se determinaron mediante un nanoindentador marca NANOVEAIBIS-Technology por el método de Oliver-Parr. La caracterización tribológica se llevó a cabo empleando un tribómetro CSEM y el coeficiente de desgaste se obtuvo por la ley Archard, relacionando el área de desgaste (medida por perfilometría). Los resultados muestran una disminución de la rugosidad con la adición de la intercapa. La máxima dureza y módulo de elasticidad obtenidas fueron de 22 y 310 GPa respectivamente para el sistema con intercapa de 100 nm; además, este sistema exhibió la más alta adhesión con una carga crítica de 28 N. El recubrimiento con una intercapa de 200 nm mostró una mejoría en el comportamiento tribológico debido a su gran capacidad de carga, menor deformación del sustrato y baja tasa de desgaste

  • English

    Ti/TiN bilayers were grown on AISI 316L stainless steel and Dynasil (SiO2) substrates, by using a reactive DC magnetron sputtering system. The Ti interlayer was grown at different thicknesses (0, 50, 100, and 200 nm) in order to study their influence on the morphological, mechanical, and tribological properties of the bilayers. The coatings' morphology was determined using an XP2 profilometer adhesion was measured using micro-scratch test equipment, mechanical properties were obtained by a NANOVEA IBIS-Technology nanoindenter with the Oliver-Parr method. Tribological characterization was carried out with a CSEM tribometer, and wear coefficient was obtained by the Archard law by relating the wear area (measured by profilometry). Results present a decrease in the roughness as the interlayer was added. A maximum hardness and elastic modulus of 22 and 310 GPa, respectively, were obtained. On the other hand, the system with an interlayer of 100 nm exhibited the highest adhesion with a critical load of 28 N. Moreover, the system with an interlayer of 200 nm showed an improvement in the tribological behavior due to its great load capability, lower substrate deflection, and low wear rate