Desarrollo de recubrimientos nanoestructurados y su validación por medio de espectroscopía gd-oes

Abstract

En los últimos años ha surgido un especial interés hacia los recubrimeintos dotados de estructura a escala nanométrica, tanto en el caso de sitemas mulicapas como en el caso de nanocomposites. El primer caso comprende los sistemas multicapa con espaciados en el rango nanométrico, es decir, recubrimientos en los que se depositan capas alternas de dos materiales diferentes, siendo el espesor de cada una de estas capas inferior a los 100 nanómetros. Por su parte los recubrimientos nanocomposites suponen sistemas en los que se combinan islas de un material cristalino de tamaño inferior a los 100 mm de diámetro embebidos en una matriz amorfa o bien la combinación de dos sistemas cristalinos con tamaños de grano de estas magnitudes. Dentro de los recubrimientos multicapa existen distintas tipologías. Se encuentran por ejemplo, los que suponen la deposición alternativa de dos materiales de similar estructura, en los que la situación ideal es un crecimiento epitaxial, o los que implican la combinación de dos materiales de propiedades muy diferenciadas, uno dúctil y otro de elevada dureza pero de menor tenacidad. Cuando el periodo bicapa, es decir, la suma del espesor de una capa de cada material, se encuentra en el rango nanométrico, se han encontrado pruebas de que su dureza tiende a aumentar conforme el periodo bicapa disminuye, alcanzado valores máximos, que pueden superar la dureza de los materiales que lo componen. Este trabajo se centra en los recubrimientos multicapa que altrnan capas de dos materiales con espesores en el rango nanométrico, explorando las posibilidades que ofrecen tanto los que se componen de dos materiales de propiedades similares, a través de multicapas TiN/CrN, como los que combinan un material dúctil con uno de elevada dureza, en concreto, se han estudiado multicpas que combinan cromo y nitruro de cromo. De esta manera se han desarrollado recubrimientos multicapa TiN/CrN por arco catódico alcanzando periodos bicada por debajo de los 10 nm y recubrimientos Cr/CrN con periodo bicapa por debajo de 40 nm, que han mostrado unas excelentes propiedades mecánicas. Además, se ha llevado ha validado la espectroscopía GD-OES como una técnica adecuada para obtener información acerca de la composición y estructura de las multicapas en el rango nanométrico comparando los resultados obtenidos mediante otras técnicas como RBS y Microscopía Electrónica de Barrido.