Optimización del proceso de crecimiento del carbono amorfo tipo diamante (a : C) empleando un arco catódico
Un gran número de investigaciones basadas en tratamientos superficiales estánsiendo desarrolladas en el mundo buscando mejorar la respuesta mecánica y tribológicade los aceros. Los recubrimientos de carbono amorfo, en particular aquelloscon una importante proporción de enlaces sp3 (enlaces tipo diamante), sonatractivos dado que presentan alta dureza, son químicamente inertes y poseenbajo coeficiente de fricción. Sin embargo, su aplicación se ha visto limitada porlas altas tensiones residuales que generan los métodos de síntesis y por la insuficienteadhesión a la mayoría de los sustratos. Al presente no se tiene unacomprensión acabada sobre los procesos físicos involucrados en el crecimiento delos recubrimientos de carbono que influyen sobre sus propiedades. En el presente trabajo se ha dise˜nado y montado un equipo de descarga arco parala producción de películas de carbono amorfo. Se incorporó un sistema de filtradode macropartículas lineal tipo isla magnética y se caracterizaron las condicionesde crecimiento óptimas para la obtención de carbono amorfo controlando la temperaturadel sustrato. Se emplearon como sustratos silicio monocristalino (100)y acero inoxidable 316L. Al incorporar una intercapa de titanio crecida por arcocatódico entre el film de carbono y el sustrato se encontró una dependencia de laadhesión de los recubrimientos con la estructura cristalina del Ti. La adhesión delos films de carbono amorfo sobre sustratos de acero mejoró notablemente con unaintercapa de titanio de estructura hcp y bajas tensiones residuales. Esta intercapade Ti se obtuvo depositando el film sin filtro de macropartículas con un espesorde 600 nm. Se desarrolló un método experimental para estudiar la estructura de los filmsde carbono amorfo en función de la profundidad mediante una combinación detécnicas de caracterización. Este método se aplicó para analizar la influencia dela polarización del sustrato en el crecimiento de los recubrimientos de carbonoamorfo. Films depositados sin polarización presentaron una proporción de enlacessp2/sp3 sin grandes variaciones en función de la profundidad con valores entre 0.6y 0.2. Los recubrimientos crecidos con un voltaje continuo de -100 V poseían uncapa superficial con gran cantidad de enlaces sp2 de un espesor aproximado de 40nm, y a espesores mayores no se detectó la presencia de enlaces sp2. Films crecidoscon polarización pulsada de -5 kV resultaron en una estructura inhomogénea, conzonas de alto contenido de enlaces sp3 y zonas con bajo contenido de enlaces sp3. La adhesión y las propiedades mecánicas fueron evaluadas para recubrimientos decarbono amorfo crecidos sin polarización y con polarización continua de 1 µm deespesor sobre una intercapa de Ti de 600 nm. Los films presentaron buena adhesióna sustratos de acero. Los films crecidos con polarización continua poseían peque˜nasgrietas en su superficie, un valor de nanodureza de (7±2) GPa y un coeficientede fricción de aproximadamente 0.07, no pudiendo evaluarse la tasa de desgasteespecífica debido a que fallas internas del film llevaron a una rápida delaminacióndel mismo en el ensayo. Los recubrimientos crecidos sin polarización presentaronuna superficie uniforme, un valor de nanodureza de (10±2) GPa, un coeficiente defricción de aproximadamente 0.26 y una tasa de desgaste específica de ≈ 2 × 10−5mm3/Nm. El coeficiente de fricción de los films de carbono resultó mucho menorque el correspondiente al acero y la tasa de desgaste disminuyó a un 30% del valorcorrespondiente a sólo la intercapa de Ti. Se espera obtener una mejora aún mayoren el comportamiento tribológico si se logra aumentar el espesor manteniendo unabuena adhesión y cohesión interna.
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| Format: | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis biblioteca |
| Language: | spa |
| Published: |
Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
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| Subjects: | CARBONO AMORFO, ARCO CATODICO, ADHESION, ACERO, AMORPHOUS CARBON, CATHODIC ARC, STEEL, |
| Online Access: | https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6233_Fazio http://repositoriouba.sisbi.uba.ar/gsdl/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=aextesis&d=tesis_n6233_Fazio_oai |
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