Síntesis y caracterización de un sistema de recubrimientos nanoestructurados de W/WCN por la técnica de arco pulsado

• Autores: Rogelio Ospina
• Directores de la Tesis: Jesús Fabian Jurado (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) ( Colombia ) en 2011
• Idioma: español
• Materias:
  • Física
    • Electrónica
  • Ciencias de la tierra y del espacio
    • Geodesia
  • Ciencias tecnológicas
    • Ingeniería y tecnología aeronáuticas
    • Tecnología bioquímica
    • Ingeniería y tecnología químicas
    • Tecnología de los ordenadores
    • Tecnología de la construcción
    • Ingeniería y tecnología eléctricas
    • Tecnología electrónica
    • Ingeniería y tecnología del medio ambiente
    • Tecnología industrial
    • Tecnología de la instrumentación
    • Tecnología de materiales
    • Tecnología e ingeniería mecánicas
    • Tecnología médica
    • Tecnología metalúrgica
    • Tecnología de productos metálicos
    • Tecnología de vehículos de motor
    • Tecnología minera
    • Tecnología naval
    • Tecnología nuclear
    • Tecnología del carbón y del petróleo
    • Tecnología energética
    • Tecnología de los ferrocarriles
    • Tecnología del espacio
    • Tecnología de las telecomunicaciones
    • Tecnología textil
    • Tecnología de los sistemas de transporte
    • Procesos tecnológicos
    • Planificación urbana
    • Otras especialidades tecnológicas
  • Ciencias de las artes y las letras
    • Arquitectura
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: repositorio.unal.edu.co
• Resumen
  • español

    Durante los últimos años el carbonitruro de tungsteno ha sido estudiado para aplicaciones industriales principalmente como barrera de difusión sobre cobre para microcircuitos electrónicos, este material puede ser muy prometedor para aplicaciones en la industria metalmecánica por sus excelentes propiedades físicas químicas y tribológicas, siendo de gran importancia la investigación en la producción de estas películas en reactores y por técnicas que se puedan escalar a nivel industrial. En este trabajo se planteo la producción de un sistema de recubrimiento en bicapa de W/WCN, donde la capa de W ayuda a mejorar la adherencia y el desempeño de la capa de WCN, para depositar estas películas se utilizo un sistema semi-industrial de deposición física de vapor asistida por plasma de arco pulsado, depositando primero las monocapas de W y de WCN sobre acero AISI 304 para encontrar las condiciones de formación de las películas y estudiar la descarga de esta ultima por medio de espectroscopia de emisión óptica (OES) para posteriormente depositarlas en bicapa sobre pastillas de buril de acero rápido (AISI M2 o M2) a esta ultima capa se le vario la temperatura de deposición desde temperatura ambiente hasta 200 ºC cada 50 ºC. Los recubrimientos se caracterizaron por difracción de rayos X (XRD), microscopia de barrido electrónico (SEM), microscopia de transmisión electrónica (TEM), espectroscopia de energía dispersiva (EDS), microcopia de fuerza atómica (AFM), nanoindentación, pin on disk, perfilometría, prueba de rayado, espectroscopía Raman y infrarroja por trasformada de Fourier (FT-IR). Las técnicas de caracterización utilizadas en este trabajo permitieron la caracterización química, estructural y morfológica de las películas además de determinar propiedades mecánicas y tribológicas de las mismas.

  • English

    In the last years, tungsten carbonitride (WCN) has been studied for industrial applications mainly as diffusion barrier of copper for electronic circuits; this material can be very promising for applications in mechanical industry due to its outstanding physical, chemical and tribological properties, been of highly importance in the research of production of films with this material in reactors and by techniques scalable to industrial level. In this work, the production of bilayer coatings systems of W/WCN, where the W layer helps in the adherence improvement and the behavior of WCN part, is made. For deposition of the films, pulsed arc semi-industrial plasma assisted physical vapor deposition (PAPVD) system was used, first growing the monolayers of W and WCN independently in AISI 304 steel in order to find the formation condition of the material and to study the discharges by optical emission spectroscopy (OES) and then deposit the bilayers (W/WCN) on AISI M2. Substrate temperature of the films on M2 during deposition was varied to 200°C with steps of 50°C. Coatings were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), atomic force microscopy (AFM), nanoindentation, pin on disk, profilometry, scratch, Raman spectroscopy, Fouerier transform infra-red spectroscopy (FTIR) and transmission electron microscopy (TEM). The characterization techniques used in this work allowed chemical, structural, and morphological analysis of the films in order to elucidate its mechanical and tribological properties.