Influencia del contenido de nitrógeno en las propiedades microestructurales y mecánicas de los recubrimientos de media entropía (TiTaZrNb)Nx y evaluación del efecto bactericida del (TiTaZrNbN)Agx fabricados por pulverización catódica

Abstract

RESUMEN : El estudio de recubrimientos de alta y media entropía ha ganado relevancia debido a sus notables propiedades mecánicas, físicas, químicas y tribológicas, derivadas de mezclar cinco o más elementos con diferentes tamaños atómicos. Esta combinación crea un "efecto cóctel" de fenómenos fisicoquímicos, mejorando la ocupación de vacancias, deformando la red cristalina, reduciendo el recorrido de dislocaciones y disminuyendo la difusión de oxígeno. Estas aleaciones se destacan en aplicaciones de alta temperatura y esfuerzos extremos en manufactura. Su estudio y aplicación son fundamentales para diversas industrias. Este estudió abordó el efecto del voltaje bias, flujo de nitrógeno, presión de trabajo y contenido de plata en la adherencia, morfología, microestructura, comportamiento mecánico y propiedades bactericidas de recubrimientos de media entropía TiTaZrNb, (TiTaZrNb)Nx y (TiTaZrNbN)Agx .Se evidenció una disminución en la adherencia del recubrimiento metálico con el aumento del bias, mientras que la adherencia del recubrimiento (TiTaZrNb)Nx mejoró con el incremento de la presión de 0.2 a 0.4 Pa. Ambos recubrimientos exhibieron un crecimiento columnar denso con durezas en el rango entre 9 - 20 GPa. La rugosidad disminuyó con el aumento del bias y el flujo de nitrógeno en ambos recubrimientos. Los recubrimientos metálicos presentaron una microestructura de tipo BCC, mientras tanto, los recubrimientos nitrurados presentaron una microestructura de tipo FCC con aparición de fases de nitruros primarios de los elementos formadores con el aumento del flujo de nitrógeno confirmadas por XPS. Respecto a los recubrimientos (TiTaZrNbN)Agx, se identificó una microestructura con la fase FCC de media entropía y el depósito de una fase FCC de plata. Se encontró que al depositar a 0.4 Pa de presión y 15 sccm de flujo de nitrógeno se logró aumentar la dureza y la resistencia al desgaste abrasivo y por deslizamiento del recubrimiento respecto al sustrato sin recubrir, lo que sugiere su potencial en aplicaciones antidesgaste. Además, el dopaje de plata impidió la adherencia de las bacterias P. aeruginosa y S. aureus para los recubrimientos, lo cual permitiría el uso de los recubrimientos para aplicaciones biomédicas.