Resumen de Caracterización física y funcional de recubrimientos en capa fina depositados por PVD para aplicaciones avanzadas
Leyre Martínez de Olcoz Sainz
Esta tesis se centra en el desarrollo de nuevos recubrimientos depositados por técnicas PVD, con propiedades funcionales específicas, diseñados para obtener la competitividad deseada de estos productos en el mercado globalizado. Para ello, se ha investigado la estructura morfológica y cristalina de los recubrimientos PVD basados en los siguientes materiales: ZrCN, AlTiSiN, AlCrSiN, CrC y 10B4C. También se han realizado caracterizaciones de sus propiedades tribológicas, mecánicas y funcionales. En el capítulo de recubrimientos para aplicaciones decorativas, se estudia la influencia del potencial de polarización del sustrato en recubrimientos de ZrCN depositados por arco catódico sobre escudos de latón niquelado y cromado de TESA. Para ello, se ha analizado la variación de la composición química, estructura cristalina, morfología superficial, estrés, las propiedades mecánicas y el color de los recubrimientos en función de dicho potencial. Se puede concluir que la variación del potencial de polarización del sustrato es una solución eficaz para cambiar el color de los recubrimientos de ZrCN, obteniendo una amplia gama de dorados, sin deteriorar sus propiedades mecánicas (los recubrimientos mantienen su alta dureza 25 ± 2 GPa) ni aumentar el estrés de la capa. En el capítulo de los recubrimientos de AlTiSiN y AlCrSiN optimizados para su uso sobre herramientas de corte el objetivo es conocer en detalle la estructura cristalina de estos y estudiar su evolución cuando son sometidos temperaturas de recocido, similares a las que alcanzarán en los procesos de mecanizado de alta velocidad. También se ha estudiado la variación de las propiedades mecánicas y el estrés en función de la temperatura de recocido. Los resultados demuestran que los recubrimientos poseen una variación modulada en la composición dando lugar a una nanoestructuración por capas del recubrimiento. Se observa una alta estabilidad térmica de los recubrimientos. Los recubrimientos poseen durezas superiores a 30 GPa incluso después de ser sometidos a los tratamientos térmicos. Además, el estrés de las capas de los recubrimientos mejora con el aumento de la temperatura, siendo esto un síntoma de la calidad de los recubrimientos. Los recubrimientos de CrC sobre fundas de planchado de CEGASA se depositaron por arco catódico variando el voltaje de polarización del sustrato. A lo largo del capítulo, se ha investigado desde el punto de vista funcional la influencia de dicho potencial de polarización en las propiedades mecánicas y tribológicas de estos recubrimientos así como la variación de sus propiedades al someter las muestras a temperaturas comprendidas entre 100 y 300 °C. Los recubrimientos obtenidos son homogéneos en el área de la suela de planchado y su apariencia visual es atractiva ya que presentan colores que varían entre negros y grises. Estos colores fueron valorados positivamente por el departamento de marketing de CEGASA. Los resultados de las caracterizaciones demuestran que se han obtenido recubrimientos con mayor dureza y mejor coeficiente de deslizamiento que los de los sustratos de acero inoxidable de CEGASA. Por último se describe el proceso de depósito mediante magnetón sputtering rf y se muestra la caracterización estructural, mecánica y tribológica de recubrimientos de10B4C como material conversor para la detección de neutrones. Los espesores requeridos por el IMB-CNM son elevados (mayor o igual a 3 micras) y suponen una dificultad adicional en el proceso de depósito. Los espesores obtenidos son de 2.7 micras y gracias a la capa de adhesión crecida con un gradiente de composición de N2, estas capas tienen un bajo estrés compresivo (menor que 1 GPa). Sus excelentes características mecánicas proporcionan un valor añadido adicional como protección mecánica al detector. Estos detectores se han probado en salas de radioterapia de hospitales y muestran una buena detección de los neutrones térmicos.
