Temperature behaviour on deposition of the titanium nitride thin films on the H13 steel by the electric arc discharge in vacuum
Temperature behaviour on deposition of the titanium nitride thin films on the H13 steel by the electric arc discharge in vacuum
Article Sidebar
PDF (Español (España))
FLIP
Main Article Content
Abstract
Objective: In this present research work the behaviour of temperature of the substrate manufactured in AISI H13 steel, in the range of and , during of surface deposition of titanium nitride (TiN) thin films by the technique of cathodic arc in vacuum. Results: The physical properties of the TiN films were obtained and analysed by the techniques of micro-indentation, Atomic Force Microscopy (AFM) and X-Ray Diffraction (XRD). Conclusion: It was determined that the increase in the temperature of the substrate during the deposition of TiN films improves the mechanical properties of the surface of the steel of type AISI H13, where the highest hardness was present in the coating deposited at a temperature of , which has a preferential orientation in the plane determined by the XRD patterns.
Keyword: Coatings, Metal substrates, Substrate temperature
Resumen
Objetivo: En el presente trabajo de investigación se estudia el comportamiento de la temperatura del sustrato, fabricado en acero de tipo AISI H13, en el rango de y , durante la deposición superficial de películas delgadas de nitruro de titanio (TiN) por la técnica de arco catódico en vacío. Resultados: Las propiedades físicas de las películas de TiN fueron obtenidas y analizadas mediante las técnicas la micro-indentación, microscopía de fuerza atómica (AFM) y la difracción de rayos x (DRX). Conclusión: Se determinó que el incremento en la temperatura del sustrato durante la deposición de las películas de TiN, mejora las propiedades mecánicas de la superficie del acero de tipo AISI H13, donde la mayor dureza se presentó en el recubrimiento depositado a una temperatura de , el cual tiene una orientación preferencial en el plano determinada por los patrones de DRX.
Palabra Clave: Revestimientos, Sustratos metálicos, Temperatura del sustrato
Resumo
Objetivo: No presente pesquisa é estudado o comportamento da temperatura do substrato, feito de aço de tipo AISI H13, no intervalo de e , durante a deposição superfície das películas finas de nitreto de titânio (TiN) por meio da técnica de arco catico em vácuo. Resultados: As propriedades físicas dos filmes de TiN foram obtidos e analisados pelas técnicas de micro-indentação, microscopia de força atómica (AFM) e difracção de raios-X (DRX). Conclusão: determinou-se que o aumento de temperatura do substrato durante a deposição do filme de TiN, melhora as propriedades mecânicas da superfície do aço de tipo AISI H13, onde a maior dureza foi apresentada no revestimento depositado a uma temperatura de , que tem uma orientação preferida no plano determinados pelos padrões de DRX.
Palavras-chave: Revestimentos, Substratos metálicos, Temperatura do sustrato
Downloads
Article Details
A. Anders, “50 years of vacuum coating technology and the growth of the society of vacuum coaters”, chapter 16, ed. Donald M. Mattox and Vivienne Harwood Mattox, Unite State of America: The Society of Vacuum Coaters, pp. 46-53, 2007.
M. Ohring, “The materials science of thin fi lms, deposition & structure”, London: Academic Press Ltd, pp. 210- 410, 2002.
D. S. Rickerby, A. M. Jones and B. A. Bellamy, “X-ray diffraction studies of physically vapour-deposited coatings”, Surface and Coating Technology, vol. 37, no. 1, pp. 111-137, 1989.
P. J. Martin, “Coatings from the vacuum arc. Handbook of vacuum arc science and technology”, ed. R. L. Boxman, D. M. Sander, P. J. Martin, Noyes Publications: United State of America, pp. 209-275, 1995.
F. Correa, J. C. Caicedo, W. Aperador, C. A. Rincón and G. Bejarano, “Mejoramiento de la resistencia a la corrosión del acero AISI 4140 utilizando multicapas de titanio/nitruro de titanio”, Revista Facultad Ingeniería, vol. 46, pp. 7-14, 2008.
W. Kern and J. L. Vossen, “Thin film process II”, San Diego: Academic Press Inc., pp. 209-275, 1991.
E. Moll and E. Bergmann, “Hard coatings by plasma-assisted PVD technologies: Industrial practice”, Surface and Coatings Technology, vol. 37, no. 3, pp. 483-509, 1989.
Servicio Industrial S.A. “Aceros SISA H13: Acero para trabajo en caliente”, México: Aceros SISA-MET, 2012, [En Linea]. Disponible en: http://www.sisa1.com.mx/pdf/Acero%20SISA%20H13.pdf
V. D. Dougar Jabon, H. J. Dulce Moreno and P. A. Tsygankov, “Device JÚPITER for ion implantation”, Revista Colombiana de Física, vol. 30, pp. 181-184, 1998.
V. D. Dugar Zhabon, H. J. Dulce Moreno and P. A. Tsygankov, “High voltage pulse discharge for ion treatment of metals”, Review of Scientific Instruments, vol. 73, pp. 828-830, 2002.
V. D. Dugar Zhabon, H. J. Dulce Moreno, H. A. Garnica Villamizar and E. D. Valbuena Niño, “A new method for surface modifications of carbon steels and alloys”, Materials Research, vol. 15, no. 6, pp. 969 973, 2012.
P. Tsygankov, A. Plata, E. D. Valbuena Niño, C. Ochoa, F. Parada, C. Chacón y V. Dugar Zhabon, “Estudio de características voltio ampéricas y peculiaridades de funcionamiento de un vaporizador de arco en vacío”, Revista Colombiana de Física, vol. 43, no. 2, pp. 458 462, 2011.
F. F. Parada Becerra, R. Cabanzo Hernández, V. D. Dugar Zhabon, P. A. Tsygankov, E. Mejía Ospino and E. D. V Niño, “Plasma temperature measurement in a hybrid discharge by using optical diagnostics”, Journal of Physics Conference Series, vol. 370, no, 012054, 2012.
E. D. Valbuena Niño, J. E. Caballero y J. E. Contreras Naranjo, “Evaluación del desgaste de flanco en buriles de acero rápido implantado con iones de titanio y nitrógeno”, Universidad, Ciencia y Tecnología, vol. 20, no. 80, pp. 106-113, 2016.
D. M. Devia Narvaez, H. D. Sanchez y D. F. Devia Narvaez, “Propiedades de las peliculas de TiN/TiC crecidas por la técnica de arco pulsado”, Scientia et Technica, Año XVIII, vol. 18, no. 1, pp. 280-284, 2013.
D. Beegan, S. Chowdhury and M. T. Laugier, “A nanoindentation study of copper films on oxidised silicon substrates”, Surface and Coatings Technology, vol. 176, no. 1, pp. 124- 130, 2003
R. F. Bunshah, “Handbook of hard coatings: Deposition technologies, properties and applications”, Noyes Publications: United State of America, pp. 108-370, 2001.
J. A. Thornton, “The microstructure of sputter deposited coatings”, J. Vac. Sci. Technol. A, vol. 4, no. 6, pp. 3059-3065, 1986.
I. Petrov, P. B. Barna, L. Hultman and J. E. Greene, “Microstructural evolution during film growth”, Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum Surface and Films, vol. 21, pp. 117 128, 2003.
A. Ruden, J. S. Restrepo, M. Muñoz, J. M. González, A. Neira y F. Sequeda, “Efecto del flujo de nitrógeno en la estructura, orientación preferencial y análisis dft de zrn depositado por pulverización magnetrónica reactiva”, Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales, S. 1(3), pp. 1009-1013, 2009.
C. García González, F.J. Morales Hernández, A. I. Espinoza Beltrán, I. Olivia, “Estudio de esfuerzos intrínsecos y dureza de recubrimientos de TiN/c-Si fabricados por la técnica de evaporación por arco eléctrico”, Superficies y Vacío, vol. 14, pp. 15-20, 2002. PP: 14-22 Temperature behaviour on deposition of the titanium nitride thin films on the H13 steel by the electric arc discharge in vacuum.
