Desarrollo de un recubrimiento de media entropía (titazrnb)nx fabricado mediante pulverización catódica.

Abstract

RESUMEN : Se depositaron recubrimientos de mediana entropía de (TiTaZrNb)Nx sobre sustratos de acero y obleas de silicio (100) usando pulverización catódica con magnetron con variación del flujo de nitrógeno (9sccm a 21 sccm) y de la presión de trabajo (0,2 Pa y 0,4 Pa). La tasa de pulverización fue mayor para los recubrimientos con menor presión; los recubrimientos tienen morfología tipo coliflor con crecimiento columnar denso, siendo los recubrimientos con menor presión más densos. Los recubrimientos a la presión superior de 0,4 Pa presentaron un tamaño de grano mayor y menor rugosidad. La microestructura de los recubrimientos es cubica centrada en las caras (FCC) con crecimiento preferencial en el plano (200), a mayor flujo de nitrógeno y presión se observa la formación de nitruros binarios. La dureza de los recubrimientos aumenta con la disminución de la presión y a mayores flujos de nitrógeno, alcanzando una la dureza máxima de 23,4 ± 0,7 GPa el recubrimiento con presión de 0,2 Pa y flujo de nitrógeno de 12 sccm. El comportamiento tribológico de los recubrimientos se determinó para cada presión; los recubrimientos que tuvieron menor tasa de desgaste fueron los que alcanzaron durezas más altas.

ABSTRACT : Medium-entropy (TiTaZrNb)Nx coatings were deposited on steel substrates and silicon wafers (100) using magnetron sputtering with varying nitrogen flow (9 sccm to 21 sccm) and working pressure (0.2 Pa and 0.4 Pa). The sputtering rate was higher for coatings with lower pressure; the coatings had cauliflower-like morphology with dense columnar growth, with the coatings at lower pressure being denser. Coatings at the higher pressure of 0.4 Pa had larger grain size and lower roughness. The microstructure of the coatings is face-centered cubic (FCC) with preferential growth on the (200) plane, and at higher nitrogen flow and pressure, the formation of binary nitrides can be observed. The hardness of the coatings increases with decreasing pressure and increasing nitrogen flow, reaching a maximum hardness of 23.4 ± 0.7 GPa for the coating with a pressure of 0.2 Pa and a nitrogen flow of 12 sccm. The tribological behavior of the coatings was determined for each pressure; the coatings that had lower wear rates were the ones that achieved higher hardness.