Estimación de la composición en films TiCxN1-x y Ti1-xAlxN utilizando la Ley de Vegard

J.P. QUINTANA; D.A. COLOMBO; E. DALIBON; S.P. BRÜHL; D. LAMAS; A. LARRALDE; A.B. MÁRQUEZ

Santa Fe

Encuentro; XVI Reunión Anual de la AACr; 2021

FCBC - UNL

Los tratamientos de superficies permiten mejorar la resistencia superficial de ciertos materiales sin la necesidad de modificar todo el volumen. En particular los recubrimientos de TiCN y TiAlN son de gran interés debido a su alta dureza, estabilidad química y alta temperatura de fusión. Debido a su elevada resistencia a la abrasión y al desgaste estos recubrimientos resultan adecuados para aplicaciones tribológicas. Entre los métodos de deposición física en fase vapor (PVD), se encuentran las descargas de tipo arco catódico las cuales resultan muy atractivas en la producción de recubrimientos superficiales debido a la alta tasa de crecimiento y a las propiedades de los films depositados. Los recubrimientos TiCxN1-x presentan una estructura cristalina cubica, así como también los de Ti1-xAlxN pero en este caso solo cuando X es aproximadamente menor a 0,7 [1]. La ley de Vegard aplicada a compuestos ternarios con estructura cristalina cubica permite estimar la composición (X) [2,3]. En el caso del nitruro de titanio aluminio se postula que a(Ti1-xAlxN) = a(TiN ) - k.X. De manera tal que conocido el parámetro de red (a) para el TiN y para el Ti0.5Al0.5N [1], puede determinarse el valor de k. Luego con la posición del primer pico de difracción es posible determinar aproximadamente el valor de X.En este trabajo se presenta el estudio de recubrimientos bicapa Ti/TiCxN1-x sobre acero AISI 4140 nitrurado iónicamente y recubrimientos bicapa Ti/Ti1-xAlxN crecidos sobre fundición esferoidal austemperada (ADI). Los recubrimientos fueron crecidos con un arco con el sustrato mantenido a una temperatura de 300 ºC, utilizando un blanco de Titanio o Titanio-alumninio (50%-50%) y N2 y C2H2 como gases reactivos. Las fases cristalinas presentes en los recubrimientos fueron identificadas mediante XRD y sus picos ajustados utilizando una función de Pseudo-Voight. Fueron variadas condiciones de presión, flujo de gases y tensiones de polarización en el caso de los nitruros TiAl. La composición estimada del Al varió entre 0,25 y 0,5, mientras que el valor de la composición de C en el carbonitruro de titanio se estimó en aproximadamente 0,75.