Formation of the structure and properties of multi-element ion-plasma coatings

Formación de la estructura y propiedades de los revestimientos de plasma iónico multielemento

El artículo presenta los resultados de los estudios relacionados con el desarrollo de recubrimientos endurecedores, antifricción, termorresistentes y resistentes a la corrosión. Se han considerado los modelos de superenfriamiento por concentración asociado a la presencia de un gradiente de concentración radial de impureza de nitruro metálico; las células de Benard, cuya aparición está provocada por la presencia de un gradiente de temperatura vertical; una estructura de dislocación celular asociada a la presencia de deformaciones plásticas en el recubrimiento; la aparición de autoondas en los entornos más diversos, incluidos los seres vivos. De los estudios presentados en el trabajo se deduce que la autoorganización de los revestimientos en formación sólo puede producirse en condiciones de un gran valor de la energía superficial.

INTRODUCCIÓN

La producción industrial actual que se enfrenta a la limitación de recursos materiales en el desarrollo de materiales estructurales, recurre a nuevas soluciones tecnológicas. Las nuevas tecnologías consisten en que en lugar de materiales caros de hierro y elementos refractarios obtenidos en la metalurgia, se utilizan recubrimientos endurecedores, antifricción, resistentes al calor y a la corrosión [1]. El aumento del grosor del revestimiento va acompañado de un aumento de las tensiones mecánicas internas, lo que provoca una disminución de la fuerza de adherencia. Aumentar la durabilidad de las superficies con la ayuda de recubrimientos especiales sigue siendo uno de los métodos más eficaces para mejorar las características funcionales y operativas de productos y piezas para diversos fines [2].

En la actualidad, en lugar de recubrimientos monofásicos, como los nitruros o carburos de titanio, se han utilizado recubrimientos multielementos, que tienen una serie de propiedades únicas y no pueden obtenerse mediante la metalurgia tradicional. Una aleación de este tipo basada en una composición multielemental, que incluye elementos como Fe, Cr, Ni, Ti, Al, se estudió en [3, 4]. Algunos investigadores [5] han afirmado que las estructuras nanométricas multicapa son más eficaces que los recubrimientos monocapa, en particular para aumentar la dureza y la resistencia. Una presentación más completa de los recubrimientos multicapa puede encontrarse en [6]. En este trabajo se demuestra que los recubrimientos de plasma iónico depositados en una instalación modernizada HNV-6. 6I1 modernizada tienen los siguientes parámetros tecnológicos: la temperatura óptima del sustrato para todos los recubrimientos aplicados es de 400 ⁰C; al aumentar la corriente de arco del evaporador, disminuye la energía superficial del recubrimiento, lo que se explica por un rápido aumento de su espesor que conduce a un aumento de la densidad de dislocaciones en el recubrimiento formado; los recubrimientos obtenidos a la presión de nitrógeno Р = 10^-6 Pa tienen la estructura densa fina más uniformemente distribuida, el contenido mínimo de la fase de gotas, poros, descolgamientos, delaminaciones y los valores más altos de tensión superficial y microdureza.