Comportamiento de corrosión-erosión en recubrimientos de NbN depositados mediante sputtering magnetrón

Erosion-corrosion behavior of magnetron sputtered NbN films

En la nueva generación de recubrimientos de uso industrial se incluye el nitruro de niobio (NbN) debidoa sus propiedades fisicoquímicas tales como: alta conductividad eléctrica, buenas propiedades mecánicas,alto punto de fusión e inercia química y además por ser un superconductor con temperatura crítica de16 K. En este trabajo se reporta el efecto del sinergismo corrosión y erosión sobre recubrimientos deNbN depositados sobre acero inoxidable 304 y silicio usando los sistemas de sputtering con magnetrónbalanceado y desbalanceado. Los experimentos de erosión-corrosión se estudiaron en un sistema quevarió la velocidad y el ángulo de impacto de las partículas de erosión. Para ello se utilizó un lodo departículas de SiO2 en una solución de 0,5M de H2SO4 + 3,5% NaCl y una concentración de 30% en pesode partículas de SiO2. La microestructura, morfología y composición química de las películas fueronanalizadas con difracción de rayos X (DRX), microscopia electrónica de barrido (MEB) y espectroscopiade fotoelectrones generados por rayos X (EFRX), respectivamente. Los resultados muestran que laresistencia a la erosión-corrosión de los recubiertos de NbN fue superior al sustrato y los mecanismosde desgaste sobre el recubrimiento dependen del ángulo de impacto y la velocidad de las partículas deerosión. Posibles razones de este comportamiento son discutidas en este trabajo.

INTRODUCCIÓN

Una alternativa económica y competitiva ha sido la aplicación de recubrimientos duros mediante técnicas de deposición física en fase de vapor (PVD, por sus siglas en inglés), las cuales son empleadas ampliamente en la industria metalúrgica debido a que mejoran las propiedades tribológicas e incrementan la resistencia a la corrosión de los materiales metálicos que están sometidos a ambientes agresivos en atmósferas industriales. El ejemplo más típico son los recubrimientos de nitruro de titanio (TiN), producidos generalmente por técnicas de sputtering y arco catódico pulsado [1-2].

A pesar del incremento comercial de los recubrimientos duros y al gran volumen de literatura científica disponible, existe aún un pobre entendimiento de la relación entre las propiedades de las películas y su comportamiento en ambientes combinados de erosión-corrosión [2-3]. La unión de estos procesos genera un estado de sinergismo que generalmente acelera la degradación en las superficies. Actualmente, los trabajos científicos sobre el comportamiento de erosión-corrosión de recubrimientos duros son escasos y básicamente están orientados al estudio de películas en monocapas de TiN y CrN y multicapas de TiN/AlTiN y CrN/NbN [2, 4-9].

En esta investigación se propone participar con un estudio simultáneo del fenómeno corrosión-erosión sobre recubrimientos duros novedosos como el NbN, el cual es un potencial candidato para su uso en una gran variedad de aplicaciones debido a su alta inactividad química, alto coeficiente de absorción térmica y buenas propiedades mecánicas.