Crecimiento y caracterización de películas de carbono amorfo sobre sustrato polimérico.

J. MORALES; A. MARQUEZ; L. EVANGELISTA GALLO

Buenos Aires

Congreso; Nano 2019; 2019

Comisión Nacional Energía Atómica

Desde hace varios años, los polímeros son ampliamente utilizados en la industria, por ser materiales livianos, flexibles, con cierta resistencia térmica y por ser poco costosos. No obstante, cuando son sometidos a situaciones dinámicas, presentan desventajas tales como baja resistencia al desgaste y alto coeficiente de fricción. Una solución posible es el recubrimiento de la superficie con una película delgada (menor a 1μm) de carbono amorfo a:C, cuyas propiedades son, entre otras, alta dureza, bajo coeficiente de fricción, estabilidad térmica y resistencia a la corrosión. Sin embargo, su aplicación se ha visto limitada por los altos esfuerzos internos residuales presentes en los films que produce problemas de adherencia al aumentar su espesor.En este trabajo se optimizó el proceso de deposición de recubrimientos a:C utilizando la técnica de deposición por arco catódico sobre sustratos de metacrilato. Se produjeron películas de distinto espesor variando el tiempo de deposición en 60, 180, 360 y 540 segundos. Inicialmente, los films fueron crecidos en vacío, empleando un cátodo de grafito. Buscando reducir las tensiones residuales internas a las películas, se incorporó C2H2 durante las descargas. Se estudió la estructura de los films mediante Espectroscopía Raman, Espectroscopía Infrarroja con Transformada de Fourier (FTIR) y Microscopía Electrónica de Barrido (SEM). Las estructuras resultaron mayormente amorfas en todos los casos. FTIR se utilizó en forma complementaria para analizar la presencia de enlaces C-H en los recubrimientos hidrogenados. Observando con SEM los cortes transversales de las muestras, se obtuvieron las tasas de deposición de las muestras con y sin H, y la microestructura de los films. Se empleó el ensayo Pin-on-Disk para evaluar el coeficiente de fricción de los films.En todos los casos los recubrimientos resultaron amorfos. Los films depositados en vacío crecieron con una tasa de ∼ 0,9 nm/s y presentaron una proporción de enlaces sp3 superior al 50%. Los films depositados en atmósfera de C2H2 crecieron con una tasa de ∼ 0,6 nm/s. y el porcentaje de hidrógeno en los films de 180s fue del 24% alcanzando el 41% para los depositados durante 520s. La adhesión mejoró en los films hidrogenados. El coeficiente de fricción de los films hidrogenados depositados con un tiempo de 360s resultó menor a 0.3; logrando una reducción del 50% en comparación al metacrilato, evidenciando de esta manera el efecto positivo de la película en esta propiedad tribológica.