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Artículos Regulares


Rev. LatinAm. Metal. Mat. 2010, 30(1): 82-88

CARACTERIZACIÓN TRIBOLÓGICA DE PELÍCULAS DE Cr/CrN DEPOSITADAS SOBRE ACERO RUS-3 POR EL MÉTODO DE PULVERIZACION CATODICA D.C, ASISTIDA POR CAMPO MAGNETICO

Leoníd Ipaz, Julio Caicedo, Nelly Alba de Sanchez, Gustavo Zambrano, Maria E. Gómez

Online: 14-06-2010

GA-63

Abstract


Se depositaron películas de Cr/CrN sobre sustratos de silicio [100] y acero RUS-3 mediante la técnica de pulverización catódica d.c. reactiva asistida por campo magnético, usando un blanco de Cr (99.95%). Con el fin de estudiar el efecto del contenido de nitrógeno de la mezcla de gases Ar/N2sobre las propiedades tribológicas del acero recubierto con el sistema Cr/CrN, se utilizaron varias concentraciones de nitrógeno (10, 20, y 40%) durante el proceso de depósito de las películas. El patrón de difracción de rayos X de las películas de Cr/CrN obtenidas, exhibe las reflexiones de los planos [111], [200] y [220] correspondientes a la fase cúbica del CrN, como también el [200] y [112] correspondientes a la fase hexagonal del β-Cr2N. De otro lado, los análisis de FTIR mostraron la presencia de modos activos entre 350 cm-1 y 600 cm-1 con una banda ancha centrada en 520 cm-1 asociada a los enlaces Cr-N del nitruro de cromo. La morfología de las películas fue evaluada por AFM . Las propiedades tribológicas fueron estudiadas por el ensayo de pin-on-disc encontrando una relación directa entre la disminución de los valores de coeficiente de fricción en un 25% como función de la disminución del contenido de N2 en la mezcla de gases. Las huellas de desgaste se estudiaron mediante microscopia óptica y perfilometría, el área de contacto en las bolas fue estudiada por microscopia electrónica de barrido, SEM y la adherencia de las películas de Cr/CrN usando la técnica de rayado.

Cr/CrN films were deposited onto silicon [100] and RUS-3 steel substrates by d.c reactive cathodic sputtering magnetic field assisted technique, using a chromium target (99.95 %). In order to study the effect of the nitrogen content in the gas Ar/N2 mixture on the tribological properties of the steel coated with Cr/CrN bilayer system, various nitrogen concentrations (10, 20, and 40%) were used. XRD patterns of Cr/CrN films exhibited the [111] [200] and [220] reflection planes related to the Cr2N cubic phase, as well as a reflection [200] related to the β-Cr2N hexagonal phase. On the other hand, FTIR analysis showed the presence of active modes between 350 cm-1 and 600 cm-1 centered at 520 cm-1, corresponding to the Cr-N chromium nitride bonds, the morphology of the films was evaluated by atomic force microscopy. The tribological properties of Cr/CrN films were studied by pin-on-disc test, finding a direct relation between the decrease of friction coefficient values by 25%, as function of the decrease in N2 content in the gas mixture. The wear tracks were studied by optical microscopy and profilometry, the contact area in the balls was studied by scanning electron microscopy and the adherence of Cr/CrN films by scratch test.


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