Síntesis y caracterización electroquímica de recubrimientos de multicapas metal cerámico de W/WN, Ti/TiN y WTiN

Abstract

La corrosión causa grandes pérdidas y daños catastróficos en plantas industriales y en la infraestructura. Entre los métodos para reducirla se encuentran los recubrimientos. El uso de recubrimientos multicapa metal-cerámico es eficiente para disminuir la corrosión en aceros, es considerada una opción viable, ya que ofrecen diversas ventajas respecto a los recubrimientos de una capa: una de estas ventajas es que son depositadas con espesores relativamente altos y son capaces de disipar las tensiones residuales que se forman durante el crecimiento de recubrimientos delgados, lo cual mantiene su adhesión al sustrato. Los recubrimientos se depositaron por erosión iónica con magnetrón, utilizando blancos de Ti y W. Se diseñaron y depositaron dos arquitecturas de multicapas que incluye recubrimientos de nitruro de tungsteno (WN) y nitruro de tungsteno titanio (WTiN) con bicapas alternadas de Ti/TiN y W/WN. Esas dos secuencias de depósito de capas se indentificaron como A con más capas Ti y B de mayor contenido de W, ambas constan de un proceso de depósito de nueve capas. La estructura se estudió por difracción de rayos X y la morfología y composición por SEM y EDS respectivamente. La superficie se estudió con perfilometría y microcopia de fuerza atómica. El comportamiento electroquímico se analizó en una solución NaCl por medio de polarizaciones potenciodinámicas y espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS). Los resultados de difracción de rayos X muestran la presencia de dos fases de WN. El tamaño de grano del recubrimiento A es similar al obtenido en el recubrimiento B. La morfología de las multicapas mostró una superficie en su mayoría lisa, con presencia de domos esféricos, así como grietas en ambos recubrimientos, siendo más abundantes en el recubrimiento B. En su sección transversal, se observa la secuencia de las multicapas compuestas por capas de Ti, W, TiN, WTiN y WN, pero en algunos casos no se aprecia el cambio entre las capas individuales y dos capas permanecen como una sola en las imágenes de SEM. Los resultados electroquímicos obtenidos mediante curvas de polarización potenciodinámica mostraron un corrimiento del potencial de corrosión hacia valores más nobles. La corriente de corrosión en el recubrimiento A con más capas de contenido de Ti, es menor comparada con la del recubrimiento B, ambas mejoran la resistencia a la corrosión del sustrato. Este comportamiento se confirmó a través del diagrama de Nyquist obtenido por EIS.Descriptores: Recubrimientos duros; multicapas; WN; WTiN; corrosión; difracción de Rayos X.Corrosion causes great losses and catastrophic damages in industrial plants and infrastructure, among the methods to reduce it are the coatings. The use of metal-ceramic multilayer coatings to reduce corrosion in steels is a viable option, since they offer several advantages over single-layer coatings, among which, they can be deposited with relatively high thicknesses and are able to dissipate the residual stresses that form during the growth of the thin films, which maintains its adhes...

Optical and tribo-mechanical characterization in metal-ceramic multilayers coatings

“…Another factor, that has been reported, is the higher correlation directly COF versus roughness, thus, if the roughness increases, so do the COF, as well as, the generation of cracks on the top surface, promoting anti-slip agents to induce the increase of slide load and friction, [40,41]. In this case, morphological analysis of previous reported, the coating A and B have shown cracks with spheres domes sharp on the top surface; thus, it inducing increase COF [8].…”

“…Due to the absence of Nickel and Chrome alloys in steel, in contact with the polymeric matrix of Vinyl Chloride, the metal surface shows abrasive wear. One friction experiment carried out by [8], showed that below 60 • C, the slip between PVC and steel, the surface damage was negligible. However, as the temperature between the contact pair increases, wear is generated in PVC waste and steel particles 0.444 mg of mass.…”