Resistencia a la corrosión de recubrimientos de nitruros metálicos depositados sobre acero AISI M2

In this work the corrosion behavior of zirconium nitride (ZrN), titanium nitride (TiN), chromium nitride (CrN), niobium nitride (NbN) and tantalum nitride (TaN) films deposited on commercial AISI M2 steel using unbalanced magnetron system (UBM) was investigated. The corrosion resistance was evaluated by testing electrochemical impedance spectroscopy (EIS) on a 3% solution of NaCl, changing the test time from 1 h to 7 d. The higher resistance to corrosion was obtained for NbN and ZrN films when these materials were deposited in the lower unbalanced configuration of UBM system. The coatings show degradation with the immersion time due to the microstructure defects, which become diffusion channels so that the corrosive solution can react with the substrate surface. Corrosion mechanisms in the coatings produced are discussed in this research.En este trabajo se estudia el comportamiento frente a la corrosión de películas de nitruro de zirconio (ZrN), nitruro de titanio (TiN), nitruro de cromo (CrN), nitruro de niobio (NbN) y nitruro de tantalio (TaN) depositadas sobre acero para herramientas AISI M2 mediante la técnica de sputtering con magnetrón desbalanceado (UBM). La resistencia a la corrosión fue evaluada con ensayos de espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) en una solución al 3% de NaCl variando el tiempo de ensayo desde 1 h hasta 7 d. En general, los mejores resultados de resistencia a la corrosión se presentaron en las películas de ZrN y NbN cuando son producidas en la configuración de menor bombardeo iónico en un sistema UBM. Los recubrimientos muestran degradación en el tiempo de ensayo debido a los defectos presentes en su microestructura, que se convierten en canales de difusión por los que la solución corrosiva llega a la superficie del sustrato. Los mecanismos de corrosión para los recubrimientos producidos son discutidos en esta investigación

CARACTERIZACIÓN DE RECUBRIMIENTOS DE TiN MEDIANTE PULVERIZACIÓN CATÓDICA CON MAGNETRON (CHARACTERIZATION OF TiN COATINGS BY MAGNETRON SPUTTERING)

Resumen Los recubrimientos cerámicos de TiN por su dureza y resistencia al desgaste, son una opción viable para aumentar la vida útil de herramientas de corte y de partes mecánicas que son expuestos a una exigencia mayor que las superficies de aceros o materiales metálicos no pueden competir. Existen una diversidad de métodos para realizar recubrimientos cerámicos siendo identificados como parte de las técnicas los depósitos físicos por vapor (PVD), las cuales muestran altos valores de dureza y superficies lisas, características que en aplicaciones que requieran resistencia al desgaste es deseable; en específico en este trabajo enfocado en la técnica de pulverización catódica por magnetrón. El presente trabajo se enfoca en el depósito de nitruro de titanio (TiN) utilizando diferente relación de flujo gaseoso Ar: N2, para identificar como el cambio de concentración de N2 afecta en la tasa de depósito, composición química y estructura en cada uno de los recubrimientos de TiN. Los resultados muestran como la tasa de depósito es afectada por la cantidad de flujo N2 definido en cada experimento, ocasionando que disminuya; se observa una composición química del recubrimiento próxima a la estequiometria TiN, y una orientación preferencial presente en las películas sobre la dirección (111). Palabras Clave: Nitruro de Titanio, pulverización catódica asistida por magnetrón, tasa de depósito. Abstract TiN ceramic coatings has a high hardness and wear resistance that make them a suitable option to increase the life-time of tools and mechanical parts that conventional steels or metallic materials cannot are support. There are a variety of methods for making ceramic coatings, physical vapor deposits (PVD) being identified as part of the techniques, which show high values of hardness and smooth surfaces, characteristics that in applications requiring resistance to wear are desirable; specifically in this work focused on the magnetron sputtering technique. The present work concentrates on the titanium nitride (TiN) deposit using different gas flow rate Ar: N2, to identify how the change in N2 concentration affects the deposit rate, chemical composition, and structure in each of TiN coatings. The results show how the deposit rate is affected by the amount of N2 flow defined in each experiment, causing it to decrease; a chemical composition of the coating close to the TiN stoichiometry is observed, and a preferential orientation present in the films on the direction (111). Keywords: Titanium Nitride, magnetron sputtering, deposition rate, coating chemical composition

Resistencia a la corrosión de recubrimientos de nitruros metálicos depositados sobre acero AISI M2

In this work the corrosion behavior of zirconium nitride (ZrN), titanium nitride (TiN), chromium nitride (CrN), niobium nitride (NbN) and tantalum nitride (TaN) films deposited on commercial AISI M2 steel using unbalanced magnetron system (UBM) was investigated. The corrosion resistance was evaluated by testing electrochemical impedance spectroscopy (EIS) on a 3% solution of NaCl, changing the test time from 1 h to 7 d. The higher resistance to corrosion was obtained for NbN and ZrN films when these materials were deposited in the lower unbalanced configuration of UBM system. The coatings show degradation with the immersion time due to the microstructure defects, which become diffusion channels so that the corrosive solution can react with the substrate surface. Corrosion mechanisms in the coatings produced are discussed in this research.En este trabajo se estudia el comportamiento frente a la corrosión de películas de nitruro de zirconio (ZrN), nitruro de titanio (TiN), nitruro de cromo (CrN), nitruro de niobio (NbN) y nitruro de tantalio (TaN) depositadas sobre acero para herramientas AISI M2 mediante la técnica de sputtering con magnetrón desbalanceado (UBM). La resistencia a la corrosión fue evaluada con ensayos de espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) en una solución al 3% de NaCl variando el tiempo de ensayo desde 1 h hasta 7 d. En general, los mejores resultados de resistencia a la corrosión se presentaron en las películas de ZrN y NbN cuando son producidas en la configuración de menor bombardeo iónico en un sistema UBM. Los recubrimientos muestran degradación en el tiempo de ensayo debido a los defectos presentes en su microestructura, que se convierten en canales de difusión por los que la solución corrosiva llega a la superficie del sustrato. Los mecanismos de corrosión para los recubrimientos producidos son discutidos en esta investigación

Recubrimientos de nitruros metálicos depositados con ubm: tecnología eficiente y ambientalmente limpia

El objetivo de esta investigación es estudiar la influencia de la configuración del campo magnético sobre los parámetros del plasma y algunas propiedades de recubrimientos de TaN, TiN, NbN, ZrN y CrN producidos con un sistema de sputtering con magnetrón desbalanceado (UBM). Este sistema permite modificar la densidad de corriente iónica y la energía de los iones que llegan al substrato por medio de la variación en la configuración del campo magnético sin modificar otras condiciones del depósito. Las diferentes configuraciones del campo magnético se cuantificaron a través del coeficiente de desbalance, KG, el cual es proporcional a la posición del punto de campo cero del magnetrón. El efecto más importante del aumento del bombardeo iónico al variar la configuración del campo magnético se observó en la microestructura de las películas, particularmente en la orientación preferencial. Usando la configuración KG = 1.3, se observó la orientación preferencial [200] en todos los recubrimientos. Sin embargo, cuando KG = 0.85 la respuesta fue diferente para cada material. Otra consecuencia del aumento del bombardeo iónico fue el aumento de los esfuerzos residuales de compresión que resultó mayor para las películas de TaN, mientras que en las películas de CrN se obtuvo la menor concentración de esfuerzos. Las durezas más altas se observaron en las películas de TaN, NbN y ZrN, la mejor resistencia a la corrosión en las películas de ZrN y la mejor resistencia al desgaste en las películas de NbN