Resumen

Recientemente se ha presentado un interés considerable en los revestimientos de Si-Ti-N, debido un su alta dureza y resistencia a la oxidación a elevadas temperaturas. Para el sintetizado de las películas de Si-Ti-N se han emplean variedad de métodos, como la pulverización catódica reactiva, deposición de vapor químico y la implantación iónica.

El presente trabajo de investigación analiza el sintetizado y depósito de películas nanoestructuradas de Si-Ti-N, mediante el proceso por impacto inercial llamado deposición de partículas de plasma hipersónico (hypersonic plasma particle deposition, HPPD). Inicialmente, se depositaron recubrimientos de Si-Ti-N con diferentes composiciones sobre sustratos de molibdeno, utilizando la deposición partículas de plasma hipersónico. En este método, los precursores de la fase de vapor (TiCl₄, SiCl₄ y NH₃) son disociados en plasma DC y el gas caliente es enfriado en una expansión rápida de la boquilla a las nanopartículas nucleótidas. Estas nanopartículas son aceleradas en el flujo hipersónico, haciendo que se depositen por impacto balístico sobre un sustrato situado en la corriente baja de la boquilla. Las películas de 10 a 25 µm de espesor se depositaron a un flujo de 2–10 µm/min, en relación con el flujo de los reactantes, a un rango de temperatura de sustrato desde 200 hasta 850°C. En el caso en que los gases reactantes son premezclados, los recubrimientos constan de nc-TiN, nc-TiSi₂, nc-Ti₅Si₃ y Si₃N₄ amorfo. Para el caso en que los reactantes no son premezclados, los recubrimientos constan de Si libre, nc-TiN y Si₃N₄ amorfo. En el estudio se evalúa la dureza de las películas depositadas por nanoindentación de las secciones de la película. Los valores de dureza obtenidos para un promedio de más de 15.10 puntos en cada sección de la película, se encuentran en un rango de 16-24 GPa. En experimentos separados y bajo las mismas condiciones de operación, se mide la distribución del tamaño de partícula mediante el empleo de una sonda de muestreo en la misma ubicación que el sustrato de la película. El aerosol muestra fue rápidamente diluído y entregado a un medidor de movilidad de partículas de barrido (scanning mobility particle sizer, SMPS). Las medidas de distribución de tamaño de partícula In-situ confirmaron que los recubrimientos fueron formados por impactación de las nanopartículas, en el rango de 5-15 nm, generando partículas de mayor tamaño, a medida que aumentan las tasas de flujo de reactivo. Se empleó un haz de iones enfocado (focused ion beam, FIB) de molienda para observar el corte transversal y la porosidad.

• Materias:Tecnología avanzada Nanopartículas
• Subjects:Advanced technology Nanoparticles
• Palabras claves:Tendencias en la ingeniería bioquímica, Nanotecnología, Elementos nanoactivados, Síntesis de plasma hipersónico, Nanoestructurados, Distribución de tamaño, Dureza, Si-Ti-N
• Keywords:Biochemical engineering trends, Nanotechnology, Hypersonic plasma synthesis, Nanostructured, Size distribution, Hardness, Si–Ti–N