Producción y caracterización de multicapas de Zr/ZrN/Zr/ZrN por la técnica PAPVD

Abstract

Este trabajo de investigación presenta y discute los resultados del crecimiento y caracterización de recubrimientos en películas delgadas tomando como material base el zirconio y un sustrato de acero. El crecimiento se realizó utilizando la técnica de Deposición Física de Vapor Asistida por Plasma (PAPVD), donde la evaporación del blanco se logra con una descarga de arco. Las películas crecidas son monocapas cerámicas de ZrN (nitruro de Zirconio), monocapas metálicas de Zr (zirconio), bicapas Zr/ZrN y multicapas Zr/ZrN/Zr/ZrN. Para su caracterización se utilizaron las técnicas XRD (X-Ray Diffration) en el análisis de las estructuras cristalinas, AFM (Atomic Force Microscopy) en el estudio de la mofología y el espesor, SEM (Scanning Electron Microscopy) en el análisis superficial y de perfiles, AES (Auger Electron Spectroscopy ) para determinar su composición química y pruebas aceleradas de cámara salina para analizar resistencia a la corrosión. Los resultado de la investigación muestran que las películas presentan muy buena, son homogéneas y brillantes, su estructura cristalina y textura están bien definidas aunque esta última depende fuertemente de la presión del gas utilizado en el proceso de deposición. La morfología superficial puede asociarse a un crecimiento tipo columnar característico de los procesos PVD. Se evidenció la presencia de las cuatro capas Zr/ZrN/ Zr/ZrN depositadas como hetero-estructura. Se encontró ZrN estequiométrico no obstante la presencia de elementos contaminantes en la película. Las pruebas de resistencia a la corrosión sugieren que los recubrimiento a base de Zr/ZrN ofrece nuevas posibilidades para la protección de superficies expuestas a ambientes corrosivos. (Texto tomado de la fuente)

This research presents and discusses the results of the growth and characterization of coating thin films using as target material zirconium and a steel substrate. The growth was carried out using the “Plasma Assisted Physical Vapor Deposition” technique, where evaporation of target is performed with arc discharges. The growth films are ceramic monolayers of ZrN (nitride zirconium), metalic monolayers of Zr (zirconium), bilayers of Zr/ZrN and multilayer Zr/ZrN/ Zr/ZrN. For the coating characterization were used following techniques: XRD (X-Ray Diffration) for analysis of the cristalline structure, AFM (Atomic Force Microscopy) for the morphology and thickness study, SEM (Scanning Electron Microscopy) for analysis of profiles and sufaces, AES (Auger Electron Spectroscopy) to determine their chemical composition, and also accelerated test in salt chamber to analyze resistance to corrosion. The results of investigation show that the films present very good adherence, they are homogeneous and brilliant; their cristalline structure and texture are well defined even though the texture strongly depends of the gas pressure used in the deposition process. The surface mophology can be associated to a growth columnar type characteristic of these PVD processes. The presence of heterostructure Zr/ZrN/ Zr/ZrN was detected in the four deposited layers. Stoichiometry ZrN was found in spite of the presence of contaminating elements in the film. The resistence to corrosion test suggest that the coating with Zr/ZrN offers new possibilites for the protection of surfaces exposed to corrosive environments.