Modification of the Cu-ETP copper surface layer with chromium by physical vapor deposition (PvD) and diffusion annealing

Modificación de la capa superficial de cobre Cu-ETP con cromo mediante deposición física de vapor (PvD) y recocido por difusión

En el estudio se intentó aumentar la durabilidad del cobre creando una capa superficial saturada o sobresaturada de cromo sólo en la zona de mayores cargas termomecánicas durante el proceso de soldadura. Se desarrolló un proceso tecnológico en dos etapas, consistente en: aplicación de recubrimiento de cromo del espesor aprox. 1 µm sobre la superficie de cobre Cu-ETP mediante el método PVD, y posterior realización del proceso de su difusión mediante recocido a una temperatura de 950°C en el vacío. Como resultado, se obtuvo una capa de CuCr por difusión con un espesor de aprox. 20 µm, con una dureza de aprox. 120 HV0,01.

INTRODUCCIÓN

El cobre al cromo no contiene más de 0,5-1 % en peso de Cr. Pequeñas cantidades de cromo añadidas al cobre aumentan significativamente su resistencia y sus propiedades tecnológicas. Una de las características más importantes del cobre al cromo es su capacidad para mantener las propiedades de resistencia obtenidas por dispersión, endureciéndose hasta una temperatura de aproximadamente 400 °C. Su elevada dureza y su conductividad eléctrica ligeramente inferior hacen que el cobre al cromo sea adecuado para los electrodos de punta utilizados en la soldadura por puntos o los electrodos de protección utilizados en la soldadura, sustituyendo así al cobre puro. Esto ha dado lugar a un aumento de la durabilidad de los electrodos de soldadura por puntos, que es una de las cuestiones tecnológicas más importantes, especialmente en relación con la soldadura de chapas galvanizadas, principalmente en la industria del automóvil [1-3].

Actualmente se buscan las posibilidades de aumentar las propiedades funcionales del cobre y de las aleaciones de cobre mediante el uso de métodos intensivos de trabajo plástico o la introducción de aditivos de aleación que refinen la microestructura [4-7].

En el estudio se intentó aumentar la durabilidad del cobre creando una capa saturada o sobresaturada de cromo (bronce al cromo) sólo en su superficie en la zona de mayores cargas termomecánicas durante el proceso de soldadura. Se suponía que la capa rica en cromo producida difusamente aumentaría la dureza de la superficie manteniendo una buena adherencia al sustrato. Se desarrolló un proceso tecnológico de dos etapas, consistente en: aplicación del recubrimiento de cromo sobre la superficie de cobre Cu-ETP mediante el método PVD, seguido de la realización del proceso de su recocido por difusión a una temperatura de 950 °C.