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ESTUDIO COMPARATIVO DE MONOCAPAS DE Al-N y Cr-N COMO RECUBRIMIENTOS DUROS SOBRE ACERO AISI D3

G. Cabrera, F. Torres, J. C. Caicedo, C. Amaya, N. A. De Sánchez, A. Mendoza, P. Prieto

Resumen

Se depositaron recubrimientos de nitruro de aluminio (AlN) y  nitruro de cromo, sobre sustratos de silicio (100) y de acero Aisi D3, mediante un sistema multiblanco magnetrón sputtering con r.f. (13,56 MHz), a partir de un blanco de Al y Cr de alta pureza (99,99%) en una atmósfera compuesta de Ar/N2. Con el fin de estudiar de manera comparativa sus propiedades tribológicas, las muestras se sometieron a estudios de composición química, estructural y de respuesta tribológica. Se analizaron la cristalinidad y la composición química mediante difracción de rayos X (XRD), observando una orientación preferencial para AlN correspondiente a la dirección (002). De los análisis por FTIR se encontraron modos activos alrededor de 680 cm–1 asociados a los enlaces Al-N y modos activos alrededor de 550 cm–1 asociados a los enlaces Cr-N. Se observaron recubrimientos de AlN y CrN. Mediante microscopía de fuerza atómica (AFM) y microscopía electrónica de barrido (SEM) se estudiaron la morfología y la textura; de los resultados de AFM, se analizó el tamaño de grano con valores de 74 ±4 nm para el AlN y 56 ±4 nm para el CrN. En este estudio tribológico se realizaron pruebas de pin on disk y rayado, donde se encontró que el coeficiente de fricción para la película de CrN fue 1,2 veces menor que el de la película de AlN, y la carga crítica para el CrN fue de 1,5 veces mayor que para el AlN; las huellas de rayado se observaron por microscopía óptica, revelando las diferencias existentes entre los dos  recubrimientos, lo cual confirma la diferencia físico-mecánica de estos dos recubrimientos, que es relevante cuando se aplican en dispositivos industriales de uso mecánico-tribológico, como los moldes de inyección de polímero.

 


 
 
 
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