Deposición de películas protectoras de DLC utilizando la técnica PECVD, con intercapas de Ti, Si y mezcla de Ti y Si, sobre sustratos de acero de baja aleación AISI 4140
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Español
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Resumen
En este trabajo se estudió la influencia de intercapas de silicio (a-Si:H), titanio (a-Ti:H) y mezcla de ambos (a-SixTi:H) sobre la adherencia, las propiedades mec´anicas y tribológicas de recubrimientos de carbono tipo diamante (DLC), depositados mediante la técnica PECVD con fuente de corriente continua pulsada (DC-PECVD) sobre sustratos de acero de baja aleación AISI 4140. Las intercapas fueron obtenidas a partir de precursores líquidos tetrametilsilano (TMS) y tetraetilo de ortotitanato (TEOT), mientras que el recubrimiento de DLC se deposit´o utilizando hexano. La caracterización incluyó espectroscopía Raman, FTIR, XPS, AFM, SEM, perfilometría, nanoindentación, pruebas de fricción y desgaste, y evaluación de adherencia mediante el ensayo de indentación Rockwell C según la norma VDI 3198.
Los resultados muestran que las intercapas de a-Si:H y a-SixTi:H promovieron una adherencia adecuada del recubrimiento DLC, mientras que las intercapas de a-Ti:H no lograron unión efectiva al sustrato. Se observó además que las propiedades mecánicas y tribológicas del DLC variaron según la naturaleza de la intercapa, destacando la contribución de los enlaces químicos en la interfase como factor determinante. Este estudio demuestra la influencia de los precursores líquidos para formar intercapas funcionales que mejoren el desempeño de recubrimientos DLC en aceros industriales (Texto tomado de la fuente).
Abstract
In this work, the influence of silicon (a-Si:H), titanium (a-Ti:H), and mixed (a-SixTi:H) interlayers on the adhesion, mechanical, and tribological properties of diamond-like carbon (DLC) coatings was studied. The coatings were deposited on low-alloy AISI 4140 steel substrates by the pulsed direct current plasma-enhanced chemical vapor deposition (DC-PECVD) technique. The interlayers were obtained from the liquid precursors tetramethylsilane (TMS) and tetraethyl orthotitanate (TEOT), while the DLC coating was deposited using hexane. The characterization included Raman spectroscopy, FTIR, XPS, AFM, SEM, profilometry,
nanoindentation, friction and wear tests, and adhesion evaluation using the Rockwell C indentation test according to the VDI 3198 standard.
The results showed that the a-Si:H and a-SixTi:H interlayers promoted adequate adhesion of the DLC coating, whereas the a-Ti:H interlayers did not achieve effective bonding to the substrate. It was also observed that the mechanical and tribological properties of the DLC varied depending on the nature of the interlayer, highlighting the role of interfacial chemical bonding as a determining factor. This study demonstrates the potential of liquid precursors to form functional interlayers that enhance the performance of DLC coatings on industrial steels.
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