Tribology of ZRN, CRN and TIALN thin films deposited by reactive magnetron sputtering

Abstract

El coeficiente de fricción y el coeficiente de desgaste, representan dos variables importantes para la elección de recubrimientos duros en aplicaciones críticas de ingeniería tales como corte y conformado de materiales. Para explicar de manera profunda estas variables, es necesario conocer los diferentes tipos de desgaste que ocurren en estas superficies recubiertas. Se han evaluado recubrimientos de nitruro de circonio (ZrN), nitruro de cromo (CrN) y nitruro de titanio aluminio (TiAlN), producidos por la técnica magnetrón sputtering reactivo, determinando las propiedades tribológicas, midiendo coeficientes de fricción (COF) y desgaste, y mostrando un análisis de los mecanismos de desgaste presentes para cada recubrimiento durante el contacto tribológico en sistemas cerámicos. Se observó que el voltaje de polarización incrementa las fallas por deformación plástica y la generación de un tercer cuerpo en la superficie del ZrN. El aumento del flujo de nitrógeno en la deposición de CrN, mejora el comportamiento tribológico al segregar la fase cúbica del material, optimizando sus propiedades superficiales. Al incrementar la temperatura de deposición del TiAlN se mejora su calidad superficial (reducción de rugosidad y densidad de poros), reduciendo la abrasión y aumentando la capacidad de carga del compuesto.