Recubrimientos Duros

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Recubrimientos Duros

• ID42A
• Alumnos Franco Cicoria
• David Plaza E.
• Cristóbal Ugarte.

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Inroducción
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Superficies
Región mas sensible a agreciones del entorno -
Desgaste - Fricción - Corroción - Oxidación
Superficie fotografiada con HREM
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Desgaste

• Abrasivo
• Adhesivo

Desgaste Adhesivo
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Modificación Superficial

• Las soluciones de la ingeniería avanzada de
  superficies pasa por modificar la composición y
  estructura superficial de los materiales tratados
  ya sea por medio de un recubrimiento o mediante
  la intoducción de nuevos elementos dentro de la
  superficie.

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Bombardeo Ionico
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Proceso de Ionización
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Superficies Implantadas

• La implantación iónica produce cambios de
  composición y estructura que tienen como
  consecuencia aumento de la resistencia al
  desgaste adhesivo, desgaste abrasivo no muy
  severo, fricción y corrosión.

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Aplicaciones de Implantación Iónica

• - Moldes de inyección de plástico aumento de la
  vida de hasta 4 veces mediante la implantación de
  cromo.
• - Utiles para la fabricación de envases
  metálicos Aumento de hasta 5 veces mediante la
  implantación de nitrógeno en troqueles, pinzones
  y matrices.
• - Protesis de cadera o rodilla Aumenta la vida
  de mas de 10 veces en prótesis de aleación
  Ti6A14V.

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Ventajas

• - Aumeta la vida útil de 5 a 10 veces, según la
  aplicación.
• - No produce cambio alguno en el acabado
  superficial ( respeta los pulidos o texturas
  iniciales)
• - Baja temperatura,150C, no produce
  deformaciones, revenidos, etc.
• - Extremadamente controlable
• - Puede limitarse selectivamente
• - Muy versatil
• - Medioambientalmente limpio

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Recubrimientos

• Técnicas clásicas de recubrimientos ( cromado,
  anodizado, dorado, etc.
• Tecnológias de vacío han permitido en las 2
  últimas décadas desarrollo de procesos avanzados
  obteniendo
• Capas muy finas de espesor perfectamente
  controlado.
• Variadísima composición de recubrimientos
  desde metales y aleaciones hasta cerámicas.
• Optimización de las propiedades deseadas (
  adherencia, dureza, inercia química, parámetros
  ópticos, elécticos y magnéticos

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Recubimientos PVD (Deposición Física de Vapor)
Tecnicas de PVD más empleadas son - Técnicas
de evaporación. - Técnicas sputtering.
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Esquema de PVD mediante evaporación por haz de
electrones
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PVD mediante sputtering por bombardeo de iones
de gas inerte.
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Comparación métodos PVD

• Sputtering
• Proceso más limpio.
• Más controlable
• No es necesario altas temperaturas.
• Evaporación
• Proceso más rápido.

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Aplicaciones para la industria

• Utilizan recubrimientos para herramientas,
  moldes, etc.
• Mayoría de los casos se tratan de capas delgadas
  por evaporación (1-2 ?m)
• El 90 del mercado actual utiliza Nitruro de
  Titanio
• Nitruro de Cromo ideal para problemas de desgaste
  / corrosión
• Las durezas oscilan entre 1800-3300 Hv

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Recubimientos CDV ( Deposición química del vapor)
Cl4Ti 2H2 --- gt 4CIH Ti
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Ventajas

• Capas gruesas y bien adheridas tanto en metales
  como compuestos cerámicos.
• Capas muy homogéneas que se adaptan con gran
  perfección a la superficie recubierta.

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Desventajas

• Las altas temperaturas acotan el la cantidad de
  materiales que se usan.
• Complejidad del proceso.

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Aplicaciones

• Materiales para la Industria microelectrónica
• Herramientas que deban soportar desgastes
  extremos

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Plasma CVD

• Rompen las moléculas de los gases por medio
  de descargas eléctricas para facilitar la
  reacción, en vez de las elevadas temperaturas.

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Plasma caliente y frío

• Plasma caliente se producuce por arcos
  eléctricos.
• Plasma frío se produce por
• Sustrato puesto a tensión
• Radiofrecuencia (13,5MHz)
• Filamiento caliente cerca de la superficie del
  sustrato
• Micro-ondas (-2,5 GHz)

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Sintetización de Diamante

• Método común
• Calentando grafito a Tgt 1600 C y altísimas
  presiones (pgt 50000 atm)
• Método por Plasma
• Baja presiones ( gt 1 mbar) y temperaturas menores
  que el método común (800C)

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Capa de Diamante

• Reactor con
• Hidrógeno (H2) Compuesto gaseoso de
  
  carbono (ejmetano)
• Baja presión (gt 1 mbar) y T de 800C

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Alternativas al Diamante

• Materiales metaestables
• Nitruros de Boro cúbico (c-BN) para
  recubrimientosde aceros y otros materiales que
  disuelven el carbono del diamante.
• Carburo de Nitrógeno (B- C3N4). En teoría debería
  ser más duro que el diamante.
• Carbono tipo diamante (DLC). En electrónica y
  recubrimiento de prótesis médicas, moldes y
  herramientas.