Resumen:
Dentro de la necesidad de la industria de mejorar los procesos de producción y
alargar la vida útil de las herramientas, se crea el interés de analizar el
comportamiento tribológico y mecánico de los recubrimientos sobre piezas de
acero en su aplicación como piezas ó herramientas de corte. Para esto se ha
hecho necesario realizar un estudio de ensayo – error sobre diferentes materiales
base y diversos recubrimientos.
Hasta ahora se conoce que las características del recubrimiento no son las únicas
que es necesario evaluar en el proceso de obtención de un recubrimiento que
alargue la vida útil de las herramientas, sino que es necesario conocer la relación
entre el recubrimiento y el sustrato en el proceso de crecimiento para obtener los
datos más cercanos al comportamiento de los recubrimientos sobre materiales
bases específicos que garanticen un margen de desempeño determinado.
Con el fin de estudiar el comportamiento mecánico y tribológico del sistema
sustrato – recubrimiento duro, se escogió la mezcla de gases argón - metano y el
acero M2 AISI, obteniendo películas delgadas de carburo de vanadio crecidas
mediante la técnica de Magnetrón Sputtering RF para evaluar sus características
y la compatibilidad en su aplicación específica de recubrimiento duro para
herramientas de corte. Se crecieron películas delgadas de carburo de vanadio
sobre sustratos de aceros M2 usando Magnetrón Sputtering reactivo RF y un
blanco de vanadio de 2 pulgadas de diámetro (99.99% de pureza). El flujo de
metano CH4 se varió desde 0.5 a 3.0 sccm en la mezcla de Ar/CH4. El análisis por
difracción de rayos X muestra que las películas son predominantemente
cristalinas y exhiben dos fases del sistema binario VC, las películas muestran una
orientación cristalográfica predominante en los picos (200) y (111) debido a la
estructura tipo NaCl de la fase VC subestequiométrica, mostrando que la intensidad de los picos aumenta con la concentración de metano. La morfología de
las superficies de las capas fue analizada por AFM, mostrando un tamaño de
grano que disminuye con el incremento de flujo de metano desde 0.55 μm para
concentraciones de 0,5 sccm de metano hasta 0.1 μm para concentraciones de 3
sccm de metano. Las propiedades tribológicas tales como coeficiente de fricción y
adhesión fueron estudiadas usando las técnicas de pin on disk y scratch test
donde se muestra que el coeficiente de fricción disminuye desde 0.8 a 0.3 y la
carga critica varía desde de 30N a 50N al aumentar la concentración de metano.
La dureza de las películas medidas por medio de nanoindentación fue entre 8 y 20
GPa.
