Evaluación de la resistencia a la corrosión de multicapas de Cr/ CrN depositadas con UBM

Evaluating the corrosion resistance of UBM-deposited Cr/CrN multilayers

En este artículo se evalúa la resistencia a la corrosión de los recubrimientos en multicapa de Cr/CrN depositados mediante la técnica de sputtering con magnetrón desbalanceado, UBM. Los recubrimientos se produjeron a temperatura ambiente, con corriente de descarga de 400 mA y flujos de Ar de 9 sccm y de N₂ de 3 sccm. El espesor total de los recubrimientos depositados sobre los sustratos de acero inoxidable AISI 304 y silicio (100) se varió entre 0,2 y 3 μm, al igual que el periodo de la bicapa, que estuvo entre 20 y 200 nm. La microestructura y composición química de los recubrimientos se analizó por medio de microscopía electrónica de barrido (SEM), y la textura y fases cristalinas con difracción de rayos X (XRD), antes y después de las pruebas de corrosión, las cuales se realizaron con ensayos de polarización potenciodinámica empleando una solución de 0,5M H₂SO₄ + 0,05M KSCN. Los recubrimientos con menor período de la bicapa presentaron la mejor resistencia a la corrosión y su mecanismo de corrosión se discute en este estudio.

Introducción

El desarrollo industrial demanda cada vez más mejores propiedades de los materiales que se adapten a sus condiciones de operación y aplicaciones, siendo necesario mejorar la tecnología de manufactura, los procesos, o modificar la superficie de los materiales. En Colombia se emplean procesos electroquímicos para la producción de recubrimientos duros de cromo por su bajo costo, alta eficiencia y posibilidad de producción en masa. Sin embargo, estos métodos generan alta contaminación hídrica y atmosférica, además de los problemas cancerígenos del precursor Cr⁺⁶ (Guilemany et al., 2006; Olaya et al., 2005).

Actualmente se cuenta con diversas alternativas para sustituir estos procesos electroquímicos, dentro de los que se encuentran los procesos PVD (deposición física en fase vapor) y CVD (deposición química en fase vapor) (Nordin, Merja et al., 1999).

Dentro de los procesos PVD ampliamente usados para mejorar las propiedades mecánicas y otras de un gran número de materiales de ingeniería (Olaya et al., 2006; Romero et al., 2004), se encuentra la técnica de sputtering con magnetrón desbalanceado (UBM), mediante la cual se puede obtener diferentes fases de CrN_x dependiendo del grado de presión parcial del gas reactivo (N₂) y control de los distintos parámetros de proceso, con lo que es posible controlar las propiedades de los recubrimientos (Olaya et al., 2005). Con este sistema es posible mantener un buen sputtering del blanco y al mismo tiempo aumentar la densidad de corriente iónica hacia el sustrato con una configuración del campo magnético diferente, el llamado modo desbalanceado. La diferencia principal entre un magnetrón convencional y el desbalanceado, es el grado de confinamiento al cual se encuentra sometido el plasma.