Development of ZrO2 and YSZ coatings deposited by PE-CVD below 800 °C for the protection of Ni alloys

Espinoza-Pérez, L.J.; López‐Honorato, Eddie; González, L.

doi:10.1016/j.ceramint.2020.03.109

Cited by 20 publications

(13 citation statements)

References 33 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…03 (Especial), pp. 15-30 / Junio 2021 del precursor a 200 ºC fue suficiente para obtener recubrimientos homogéneos de ZrO2 en un rango de temperatura de 500-800 ºC y de potencia del plasma de 50 a 250 W (Espinoza-Pérez et al, 2020 En la Fig. 3 se presenta la vista superficial y el espectro EDS de los recubrimientos depositados a 500 °C/250 W y a 900 °C/100 W, ambas con una temperatura de evaporación del precursor de 120 ºC.…”

Section: Efecto De La Temperatura De Evaporación Del Precursor En La Deposición De Zro2unclassified

“…Cuando una especie intermedia de Zr llega a la superficie del sustrato metálico, esta tenderá a difundir a un punto de alta energía, como huecos o bordes en la estructura cristalina del material. A 600 ºC, no hay suficiente energía disponible para el proceso de difusión, lo que da tiempo suficiente para que lleguen otras especies intermedias y se unan en un nuevo grano, favoreciendo el mecanismo de nucleación (Espinoza-Pérez et al, 2020).…”

Section: Efecto De La Posición Del Sustrato En La Deposición De Zro2unclassified

“…Se reporta el efecto de la temperatura de evaporación del precursor, posición del sustrato metálico a lo largo de la zona de deposición, temperatura de deposición y % de oxígeno en el plasma sobre la fase cristalina y morfología de los recubrimientos obtenidos. Estas pruebas preliminares constituyeron el punto de partida para la optimización de variables tales como temperatura de deposición, potencia del plasma, cantidad de precursores, % molar de itria y tipo de ligando de la molécula precursora, así como el estudio de su influencia sobre el comportamiento térmico y de masas, composición química, estructura cristalina, tamaño de cristalito, microestructura y grosor de recubrimientos de circona y circona estabilizada con itria (YSZ), resultados que ya han sido reportados a la comunidad científica (Espinoza-Pérez et al, 2020).…”

Section: Introductionunclassified

See 2 more Smart Citations

Estudio piloto para la deposición de circona mediante plasma CVD

Espinoza-Pérez

López‐Honorato

2021

Nexo Revista Científica

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

Este trabajo informa sobre pruebas preliminares llevadas a cabo para la deposición de recubrimientos de circona sobre sustratos de acero inoxidable mediante la técnica de Deposición Química de Vapor asistida por Plasma (PECVD). La deposición de circona mediante esta técnica permite el control de variables tales como temperatura de deposición, potencia del plasma, presión de operación, cantidad de precursor disponible para la formación de especies precursoras en fase gaseosa, flujo volumétrico de gas de arrastre y de gas oxidante y temperatura de evaporación del precursor. Una variable que no opere en su punto óptimo es suficiente para no obtener depósitos de circona, u obtener depósitos heterogéneos sobre la superficie del sustrato. Preliminarmente se realizaron deposiciones a 500 y 900 °C, variando la potencia del plasma entre 100-250 W y la temperatura de evaporación del precursor a 80 y 120 °C. Se obtuvieron películas homogéneas a 500 °C/250 W/120 °C de evaporación. Sin embargo, el incremento en la temperatura de evaporación del precursor de 80-120 ºC a 200 °C mejoró la eficiencia en la deposición. También se determinó que la posición óptima del sustrato está en el centro de la zona de calentamiento del horno, y que la temperatura de deposición y el % de oxígeno en el plasma influye directamente en la morfología y estructura cristalina obtenida. Estos resultados preliminares constituyeron el punto de partida para evaluar la influencia de otras variables sobre la composición química, estructura cristalina, morfología y grosor de recubrimientos de circona estabilizada con itria (YSZ).

show abstract

Section: Efecto De La Temperatura De Evaporación Del Precursor En La Deposición De Zro2unclassified

Section: Efecto De La Posición Del Sustrato En La Deposición De Zro2unclassified

Section: Introductionunclassified

See 1 more Smart Citation

Estudio piloto para la deposición de circona mediante plasma CVD

Espinoza-Pérez

López‐Honorato

2021

Nexo Revista Científica

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…There are many methods to synthesize ZrO 2 , among which we can mention reactive sputtering [18][19][20], chemical vapor deposition [21,22] and atomic layer deposition [23][24][25]. These techniques are well known in thin film deposition processes and are widely described in the literature.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Versatile Zirconium Oxide (ZrO2) Sol-Gel Development for the Micro-Structuring of Various Substrates (Nature and Shape) by Optical and Nano-Imprint Lithography

et al. 2022

View full text Add to dashboard Cite

Zirconium oxide (ZrO2) is a well-studied and promising material due to its remarkable chemical and physical properties. It is used, for example, in coatings for corrosion protection layer, wear and oxidation, in optical applications (mirror, filters), for decorative components, for anti-counterfeiting solutions and for medical applications. ZrO2 can be obtained as a thin film using different deposition methods such as physical vapor deposition (PVD) or chemical vapor deposition (CVD). These techniques are mastered but they do not allow easy micro-nanostructuring of these coatings due to the intrinsic properties (high melting point, mechanical and chemical resistance). An alternative approach described in this paper is the sol-gel method, which allows direct micro-nanostructuring of the ZrO2 layers without physical or chemical etching processes, using optical or nano-imprint lithography. In this paper, the authors present a complete and suitable ZrO2 sol-gel method allowing to achieve complex micro-nanostructures by optical or nano-imprint lithography on substrates of different nature and shape (especially non-planar and foil-based substrates). The synthesis of the ZrO2 sol-gel is presented as well as the micro-nanostructuring process by masking, colloidal lithography and nano-imprint lithography on glass and plastic substrates as well as on plane and curved substrates.

show abstract

“…Yttria-stabilized zirconia (YSZ) due to its low thermal conductivity, chemical inertness, radiation resistance, and high mechanical properties has been proposed for a wide range of applications in the nuclear industry, such as inert matrix fuel, diffusion barrier to avoid fuel-matrix interaction, sacrificial coatings, and thermal insulator, among others [1][2][3][4][5][6]. However, some of these applications require the deposition of YSZ at low temperatures (for example, 1050 °C on T91 steel or 800 °C on Ni alloys) to avoid phase changes or considerable reductions on mechanical properties on thermolabile substrates [3,7,8].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Effect of Deposition Conditions on Phase Content and Mechanical Properties of Yttria-Stabilized Zirconia Thin Films Deposited by Sol-Gel/Dip-Coating

Cano

Castilleja-Escobedo

Espinoza-Pérez

et al. 2021

Journal of Nanomaterials

View full text Add to dashboard Cite

The effect of yttria concentration (0-33.4 mol%), extraction rates (0.17, 0.33, 0.50, and 0.67 mm s-1), and the number of layers (up to four) on the phase content, surface defects, thickness, hardness, adhesion strength, and wear rate of yttria-stabilized zirconia coatings produced by sol-gel/dip-coating were studied for its use on thermolabile substrates. At 700°C, a metastable tetragonal phase ( t ″ ) was obtained even with 33.4 mol% yttria when heat treated for 24 hours; however, a fully cubic structure was attained by extending the heat treatment up to 48 hours as confirmed by Raman spectroscopy. Furthermore, it was necessary to use withdrawal speeds of at least 0.67 mm s-1 to produce defect-free coatings. Although the coatings were produced at low temperature, they showed 41% lower wear rate than steel and an adhesion strength of 30 MPa. Our work stresses the importance of the heat treatment history on the stabilization of the cubic phase in sol-gel YSZ coatings.

show abstract

Development of ZrO2 and YSZ coatings deposited by PE-CVD below 800 °C for the protection of Ni alloys

Cited by 20 publications

References 33 publications

Estudio piloto para la deposición de circona mediante plasma CVD

Estudio piloto para la deposición de circona mediante plasma CVD

Versatile Zirconium Oxide (ZrO2) Sol-Gel Development for the Micro-Structuring of Various Substrates (Nature and Shape) by Optical and Nano-Imprint Lithography

Effect of Deposition Conditions on Phase Content and Mechanical Properties of Yttria-Stabilized Zirconia Thin Films Deposited by Sol-Gel/Dip-Coating

Contact Info

Product

Resources

About