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Optimización del proceso de crecimiento del carbono amorfo tipo diamante (a:C) empleando un arco catódico
Mariana Andrea Fazio Adriana Márquez
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Resumen/Descripción – provisto por el repositorio digital
Un gran número de investigaciones basadas en tratamientos superficiales están siendo desarrolladas en el mundo buscando mejorar la respuesta mecánica y tribológica de los aceros. Los recubrimientos de carbono amorfo, en particular aquellos con una importante proporción de enlaces sp3 (enlaces tipo diamante), son atractivos dado que presentan alta dureza, son químicamente inertes y poseen bajo coeficiente de fricción. Sin embargo, su aplicación se ha visto limitada por las altas tensiones residuales que generan los métodos de síntesis y por la insuficiente adhesión a la mayoría de los sustratos. Al presente no se tiene una comprensión acabada sobre los procesos físicos involucrados en el crecimiento de los recubrimientos de carbono que influyen sobre sus propiedades. En el presente trabajo se ha dise˜nado y montado un equipo de descarga arco para la producción de películas de carbono amorfo. Se incorporó un sistema de filtrado de macropartículas lineal tipo isla magnética y se caracterizaron las condiciones de crecimiento óptimas para la obtención de carbono amorfo controlando la temperatura del sustrato. Se emplearon como sustratos silicio monocristalino (100) y acero inoxidable 316L. Al incorporar una intercapa de titanio crecida por arco catódico entre el film de carbono y el sustrato se encontró una dependencia de la adhesión de los recubrimientos con la estructura cristalina del Ti. La adhesión de los films de carbono amorfo sobre sustratos de acero mejoró notablemente con una intercapa de titanio de estructura hcp y bajas tensiones residuales. Esta intercapa de Ti se obtuvo depositando el film sin filtro de macropartículas con un espesor de 600 nm. Se desarrolló un método experimental para estudiar la estructura de los films de carbono amorfo en función de la profundidad mediante una combinación de técnicas de caracterización. Este método se aplicó para analizar la influencia de la polarización del sustrato en el crecimiento de los recubrimientos de carbono amorfo. Films depositados sin polarización presentaron una proporción de enlaces sp2/sp3 sin grandes variaciones en función de la profundidad con valores entre 0.6 y 0.2. Los recubrimientos crecidos con un voltaje continuo de -100 V poseían un capa superficial con gran cantidad de enlaces sp2 de un espesor aproximado de 40 nm, y a espesores mayores no se detectó la presencia de enlaces sp2. Films crecidos con polarización pulsada de -5 kV resultaron en una estructura inhomogénea, con zonas de alto contenido de enlaces sp3 y zonas con bajo contenido de enlaces sp3. La adhesión y las propiedades mecánicas fueron evaluadas para recubrimientos de carbono amorfo crecidos sin polarización y con polarización continua de 1 µm de espesor sobre una intercapa de Ti de 600 nm. Los films presentaron buena adhesión a sustratos de acero. Los films crecidos con polarización continua poseían peque˜nas grietas en su superficie, un valor de nanodureza de (7±2) GPa y un coeficiente de fricción de aproximadamente 0.07, no pudiendo evaluarse la tasa de desgaste específica debido a que fallas internas del film llevaron a una rápida delaminación del mismo en el ensayo. Los recubrimientos crecidos sin polarización presentaron una superficie uniforme, un valor de nanodureza de (10±2) GPa, un coeficiente de fricción de aproximadamente 0.26 y una tasa de desgaste específica de ≈ 2 × 10−5 mm3/Nm. El coeficiente de fricción de los films de carbono resultó mucho menor que el correspondiente al acero y la tasa de desgaste disminuyó a un 30% del valor correspondiente a sólo la intercapa de Ti. Se espera obtener una mejora aún mayor en el comportamiento tribológico si se logra aumentar el espesor manteniendo una buena adhesión y cohesión interna.Palabras clave – provistas por el repositorio digital
CARBONO AMORFO; ARCO CATODICO; ADHESION; ACERO; AMORPHOUS CARBON; CATHODIC ARC; STEEL
Disponibilidad
| Institución detectada | Año de publicación | Navegá | Descargá | Solicitá |
|---|---|---|---|---|
| No requiere | 2017 | Biblioteca Digital (FCEN-UBA) (SNRD) |
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Información
Tipo de recurso:
tesis
Idiomas de la publicación
- español castellano
País de edición
Argentina
Fecha de publicación
2017-03-30
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