Publication: Nanocaracterización mecánica de recubrimientos duros de TiN y ZrN producidos por descarga de arco pulsado.
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Date
2003
Authors
Devia Cubillos, Alfonso
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Abstract
La medida de propiedades mecánicas en los materiales convencionales de ingeniería y los materiales de última innovación es clave para verificar su desempeño frente a los complejos procesos tribológicos; el análisis de la interacción entre superficies por ejemplo puede tener un enfoque macroscópico donde poco cuentan las irregularidades o asperezas superficiales y lo determinante es la carga o un enfoque microscópico en el que inclusive la mas pulida de las superficies tiene asperezas que modifican la ecuación clásica de fuerza de rozamiento. Por tal razón la tecnología se ha preocupado por llevar el análisis tribológico a los limites mas bajos de tamaño y carga, con el fin de precisar lo mejor posible el comportamiento mecánico de los materiales, máxime si se trata de estructuras en capas, en las cuales son absolutamente dependiente las características de la medida con los parámetros de la capa.
En el caso de los recubrimientos duros en película delgada, es necesario disponer de una sensibilidad en la técnica de medida, que permita aplicar cargas menores a 1 gramo y medir desplazamientos de varias decenas de nanómetros, ya que los espesores típicos de estas capas están alrededor de una micra o menos; se debe tener en cuenta también que para lograr tales características es necesario disponer de técnicas de imagen capaces de lograr imagen con resolución lateral de por lo menos 20 nanómetros.
En este proyecto se plantea la implementación de una técnica para medir propiedades mecánicas a nanoescala de recubrimientos funcionales en película delgada; la técnica esta basada en microscopia de barrido por sonda (SPM), ya que esta tiene diferentes modos de trabajo al cambiar el tipo de interacción que se establece entre la punta de barrido y la superficie, que cumplen con las especificaciones de carga y desplazamiento necesarios para hacer determinaciones en escala nanoscopica. Utilizando de manera combinada el modo de microscopia de fuerza atómica, con el modo de espectroscopia de fuerzas y la nanolitografía, se pretende determinar el modulo elástico y la nanodureza por indentación de películas delgadas de Nitruro de Titanio y Nitruro de Zirconio; esta técnica ofrece alta resolución en las medidas ya que en ella están involucrados elementos que permiten aplicar muy bajas cargas (~ nN) y medir desplazamientos submicroscopicos (~ nm) necesarios paras las determinaciones a escalas nanoscopicas.
Con el desarrollo de este proyecto se espera consolidar una técnica para medida de modulo elástico y nanodureza de recubrimientos funcionales en película delgada, ya que hasta el momento en el país no se tiene capacidad de realizar estas medidas, por lo que tanto los trabajos desarrollados en el Laboratorio de Física del Plasma en el tema de películas delgadas, como los desarrollados por otros grupos de investigación del país, deben enviar sus muestras a diferentes lugares del exterior cuando necesitan determinar propiedades mecánicas a nanoescala de los materiales que producen.