Estudio teórico-experimental de recubrimiento de BixMyOz producidos por la técnica de sputtering con magnetrón desbalanceado

Abstract

En este trabajo de investigación se depositaron recubrimientos de BiO y BiTiO sobre sustratos de vidrio y acero inoxidable AISI 316L mediante la técnica de sputtering DC y RF con magnetrón desbalanceado variando las condiciones del proceso de crecimiento. En el caso de los recubrimientos de BiTiO se dispusieron piezas de Ti sobre la zona de mayor erosión del blanco de bismuto metálico (99.9999% de pureza) en cuatro configuraciones diferentes: 1, 5 9 y 17piezas y se evaluó la influencia de este factor en las propiedades anticorrosivas y/o ópticas de los recubrimientos resultantes así como en la morfología y la microestructura de los mismos. Para los recubrimientos de BiO se evaluó la influencia de los parámetros de crecimiento: potencia de la fuente DC y flujo de la mezcla de gases Ar:O en las propiedades anticorrosivas de los recubrimientos producidos y en la microestructura y morfología de los mismos. Para medir el espesor de los recubrimientos se utilizó la perfilometría de contacto y todos obtuvieron espesores homogéneos en el rango entre 200 y 900 nm, mediante la técnica SEM se pudo determinar que los recubrimientos fueron altamente homogéneos con baja rugosidad y se encontró la presencia de morfologías tipo droplet. La influencia de los parámetros de crecimiento y la cantidad de piezas sobre el blanco fue determinada mediante XRD, técnicas de haces de iones como RBS y PIXE, así como las técnicas espectrofotometría UV-Vis-NIR y electroquímicas que permitieron establecer las propiedades ópticas y/o anticorrosivas de los recubrimientos. El flujo de la mezcla de gases en los recubrimientos de BiO afecta la microestructura. La cantidad de piezas de Ti afectan directamente las propiedades de los recubrimientos. La presencia de Ti en los recubrimientos de BiTiO solo se pudo confirmar mediante PIXE debido a la baja concentración de este elemento, sin embargo, las propiedades ópticas se ven directamente influenciados por estas concentraciones.

Abstract: Estudio experimental de recubrimientos de BixMyOzAbstractIn this research BiOand BiTiO coatings were deposited on glass and stainless steel AISI 316L substratesby means of DCand RFunbalanced magnetron sputtering technique varying the growth process conditions. In the case of BiTiO coatings small pieces of Ti were located along the race-track of bismuth target (99,9999% of purity) in fourdifferent configurations:1, 5, 9, 17 pieces,and the influence of this factor on the anticorrosive and/or optical properties as well as the morphology and microstructureof the coatings was evaluated.In the case of BiO coatings the influence of the growth parameters like DC power applied to the target and the gases mix Ar:O flux was evaluated on the morphology, microstructural and anticorrosive properties. Tomeasure the thickness of the coatings a mechanical profiler was used and all the thicknesses ranged from 200 to 900 nm, through SEM techniquecan be determined that the coatings were highly homogeneous with low roughnessand like droplets morphologies on the surface were detected. The influence of the growth parameters and the quantity of pieces over bismuth target was determined by XRD, ion beam techniques like RBS and PIXE, as well as techniques like UV-Vis-NIR spectrophotometry and electrochemical ones that allowed stablishing optical and/or anticorrosive properties of the coatings. The gases mix flow on the BiO coatings strongly affects the microstructure. Quantity of Ti and Si pieces on the bismuth target affects directly to the coatings properties. The presence of Ti in the BiTiO coatings was confirmed only by means of PIXE technique due to the low concentration of this element; however, optical properties were critically affected by this low concentration.