Desarrollo de recubrimientos PVD cuaternarios de tipo nitruro, óxido y oxinitruro para aplicaciones de trabajo en caliente

Abstract

La tesis consiste en una aportación en el campo de los recubrimientos PVD para aplicaciones en procesos de conformado y moldeo a alta temperatura. Para ello se ha abordado el estudio de una serie de familias de recubrimientos potencialmente capaces de resistir temperaturas de trabajo elevadas manteniendo sus características mecánicas en unos niveles aceptables. Por una parte, se han estudiado recubrimientos cuaternarios TiAlSiN y CrAlSiN, los cuales ven mejorada su resistencia a temperaturas elevadas respecto a los recubrimientos PVD comerciales, TiN y CrN, gracias a la presencia de los elementos Al y Si en su composición.

Por otro lado, se ha abordado el estudio de recubrimientos basados en óxidos como el CrAlO y el CrAlON, que tanto en su vertiente monocapa como en la multicapa, son también potencialmente capaces de resistir temperaturas elevadas preservando sus características mecánicas debido a su naturaleza de óxidos.

Los recubrimientos se han depositado por PVD arco eléctrico y se han caracterizado mediantes técnicas de SEM, TEM, EDX, GD-OES, XRD. Se han medido también sus propiedades mecánicas y tribológicas mediante microdurómetros, nanoindentadores, y ensayos tribológicos a temperatura ambiente y alta temperatura. Se han estudiado las correlaciones entre parámetros de deposición, microestructura y propiedades y se han comparado los resultados con los reportados por la literatura.

Se han realizado, finalmente, pruebas de campo en procesos industriales de inyección de aluminio a alta presión (HPDC) y de sinterizado de cerámicas con el fin de evaluar y validar el comportamiento en servicio de los recubrimientos desarrollados.