Desarrollo y validación de las propiedades mecánicas y tribológicas de recubrimientos sol gel sobre sustratos de aluminio 6061-T6

Abstract

Se ha estudiado el comportamiento mecánico, tribológico e hidrofílico de recubrimientos de sílice sol gel sobre sustratos de aluminio 6061-T6.Para ello se ha utilizado tres tipos de recubrimientos; en uno de ellos se ha utilizado como precursor TEOS, en otro el precursor ha sido la combinación de TEOS más otro precursor de sílice llamado ISO-BUTYTRIETHOXILANE(proyecto lo llamaremos ISOBTEOS).Por último hemos añadido a esta solución de combinación, las nanopartículas de SiO2 y de esta manera tenemos un tercer recubrimiento. Para estudiar su comportamiento se realizan diferentes ensayos sobre las muestras: rugosidad, espesor, fricción, desgaste, scratch test, pencil hardness y ensayo de mojabilidad. La rugosidad de las muestras indicó valores semejantes entre el TEOS y el TEOS+ISOBTEOS y un aumento de la misma al añadir nanopartículas de silicio. El espesor se calculó mediante un ensayo calotest debido a la dificultad para hacerlo con otras técnicas y los espesores son parecidos entre el TEOS Y TEOS+ISOBTEOS (≈1,6μm y 1,9μm respectivamente) y algo superior al añadir nanopartículas( ≈2,5μm). Se realizaron dos tipos de ensayos en el tribómetro para medir el comportamiento a desgaste y el coeficiente de fricción. En uno de ellos, al que llamamos estándar, se llega claramente al sustrato en todos los ensayos. Se determina el cálculo del coeficiente de fricción mediante gráficas y el surco de desgaste con un interferómetro. Como resultado se obtuvo que aunque no hay mucha diferencia entre ellos, ya que la mayor parte del ensayo se realiza sobre el sustrato, el TEOS es el que mejor comportamiento a desgaste y el que menor coeficiente de fricción tiene y el recubrimiento con nanopartículas es el que más se desgasta y mayor coeficiente de fricción tiene debido a que las nanopartículas actúan como abrasivo. Se llevaron a cabo también ensayos más centrados en el propio recubrimiento y no tanto en llegar al sustrato como en los ensayos anteriores. Estos ensayos se realizaron con bola de alúmina y a menor carga. Se comparan entre los tres tipos y el TEOS, con bastante diferencia, es el que más distancia aguanta antes de llegar al sustrato con respecto a los otros dos recubrimientos. El coeficiente de fricción entre el TEOS y las nanopartículas es semejante y siendo el mayor el de TEOS+ISOBTEOS. Se realizaron también otros tipos de ensayos como el ensayos de resistencia al rayado mediante el penci lhardness y el ensayo de scratch test y obtuvimos que dentro de un rango de aplicación limitado, las nanopartículas mejoran la resistencia al rayado y la adhsesión al sustrato. Por último, al ser recubrimientos hidrófobos, se hicieron ensayos de mojabilidad sobre el sustrato y sobre los tres tipos de recubrimientos. Los tres tipos de recubrimientos tuvieron mejor comportamiento a hidrofobicidad respecto sustrato siendo claramente el recubrimiento con las nanopartículasel que mejor comportamiento hidrófobo tuvo y también el TEOS+ISOBTEOS tuvo un comportamiento óptimo.