Propiedades mecánicas y tribológicas de multicapas nano estructuradas de TiC / TiCN crecidas por Magnetrón Sputtering

Abstract

En este trabajo se buscó elaborar y caracterizar películas delgadas multicapa como recubrimientos duros con los compuestos carburo de titanio y carbonitruro de titanio (TiC y TiCN). Para el crecimiento de estas multicapas se utilizó la técnica de magnetrón sputtering no reactiva para obtener los recubrimientos de TiC y magnetrón sputtering en atmosfera reactiva con nitrógeno para obtener las capas de TiCN, siendo estos métodos de evaporación física o PVD por sus siglas en inglés (physical vapor deposition). Esto se llevó a cabo en el laboratorio de física de bajas temperaturas FISBATEM de la Universidad del Cauca. Para la fabricación de los recubrimientos duros se utilizó un blanco binario de grafito y titanio sobre sustratos de acero AISI M2. El objetivo de este trabajo fue obtener películas del sistema TiC/TiCN con espesores del orden de 1μm compuestas de 5, 10, 50 y 100 bicapas de tal manera que el espesor del periodo de las multicapas vario a una escala nanométrica. Se observó los efectos que el número de bicapas tiene sobre las propiedades mecánicas y tribológicas mediante su caracterización con la utilización de ensayos tanto destructivos como no destructivos. La variación del número de bicapas se realizó mediante la entrada y salida de nitrógeno en la cámara utilizando una interfaz electrónica. Se realizó la caracterización de las películas delgadas mediante difracción de rayos x para analizar su estructura y fases cristalinas. Se analizó su topografía mediante el uso de la microscopia electrónica de barrido y microscopia de fuerza atómica para la obtención de parámetros como el tamaño de grano y su rugosidad. Las pruebas de carácter mecánico y tribológico fueron levadas acabo para encontrar los valores de las propiedades tales como dureza, módulo de Young, coeficiente de fricción y adhesión.