Crecimiento de películas del gadas de Tin mediante pulverización. catódica

Transcripción

1 Crecimiento de películas del gadas de Tin mediante pulverización catódica Garzón Rafael, **Alfonso. Edgar.Pacheco Fernando. Moreno Carlos. **Torres Jaime. *Profesor Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Profesor Universidad Nacional de Colombia (Bogotá) ABSTRACT. A systematic study is presented by means of diffraction of x rays, of the dependence of the address of growth (111) of titanium Nitriding with powers of 450W up to 850W by means of sputtering, have more than enough steels AISI M2. Keywords: TiN, Hard coatings, biomaterials. RESUMEN Se presenta un estudio sistemático mediante difracción de rayos x, de la dependencia de la dirección de crecimiento (111) de Nitruro de titanio con potencias de 450W hasta 850W mediante pulverización catódica, sobre aceros AISI M2. 1. INTRODUCCIÓN.

2 Una característica importante de los materiales es su estrecha relación estructura propiedad, durante mucho tiempo estudiada en los materiales en bloque; sin embargo esta característica se ha trasladado a los recubrimientos o películas delgadas sobre un material huésped, ya que en la producción de un recubrimiento es posible conferirle muchas de las propiedades a la superficie del material huésped, incluso propiedades aun insospechadas, pues en general los metodos de producción de recubrimientos se encuentran lejos del equilibrio termodinámico. Los nitruros de titanio (TiN, TiC x N y ) son materiales que poseen excelentes propiedades mecánicas de dureza, desgaste, y a su alta inercia química ante la corrosión y en general al ataque químico, constituye un gran atractivo para su empleo en biomateriales[1], y herramientas de corte, barreras de difusión en microelectrónica, y recubrimientos decorativos[2] entre otros. Las técnicas empleadas en general se pueden agrupar en dos métodos: Deposición física de vapor (PVD), y deposición química de vapor (CVD), de las siglas en inglés; de los cuales se derivan otros que involucran modificaciones al método original. 2. Técnicas experimentales. La figura 1 ilustra la disposición de bloques del equipo empleado para el crecimiento de las películas delgadas de nitruro de Titanio.

3 El equipo permite realizar diversos procesos como son: Evaporación térmica, DC magnetrón, pulverización mediante RF, y pulverización RF Bias, en alto vacío con presiones inferiores 10 6 mbar, y un mezclador de gases con cinco canales. Las muestras empleadas de acero AISI M2 se pulieron a brillo de espejo, la distancia blanco sustrato se mantuvo a 5 cm, y el tiempo de evaporación fue en cada caso de 40 minutos. La presión de trabajo se mantuvo en 10 2 mbar. Y la variable de trabajo fue la potencia incidente en el blanco cuyos valores fueron 450W, 550W, 650W, 750W y 850W. Figura 1. Disposición en bloques del equipo de pulverización catódica empleado en este desarrollo. Cada muestra se comparó con una muestra testigo, la cual permitió verificar algunos cambios sustanciales de las direcciones cristalinas. Mediante difracción de rayos x, se obtuvieron los diferentes planos cristalinos de interés en la película de recubrimiento. 3. Resultados experimentales y discusión. Los patrones de difracción de rayos X se muestran en la figura 2, permite ncomparar adicionalmente los resultados obtenidos con muestras testigo

4 de vidrio que permiten discriminar los picos procedentes del mismo acero. Como se mencionó antes el parámetro sensible durante el experimento fue la potencia, en tanto que los demás parámetros permanecieron fijos además de el flujo de argón nitrógeno, que siempre fue de 8.0 sccm de argón contra 2.0 sccm. Figura 2. Patrón de difracción de rayos x sobre muestras tratadas Las direcciones de crecimiento correspondientes a los planos cristalinos (111) se presentaron para potencias de 750W a 850W, en tanto que para potencias por debajo de los 750W la ocurrencia del pico correspondiente a estos planos no se presentaron[4]. De otra parte el pico correspondiente a los planos cristalinos (200) del acero siempre estuvo presente, como bien puede observarse en el ultimo difractograma en la parte superior. Puede observarse que el espectro de fondo siempre es el del acero correspondiendo tanto en posición de los picos como en intensidad], lo cual permite afirmar que la estructura misma del acero no ha cambiado apreciablemente en este rango de potencias. 4. Conclusiones.

5 Los resultados así obtenidos permiten afirmar que existe un reordenamiento de los planos cristalinos correspondientes al deposito en forma de película delgada, para potencias superiores a 750W para TiN, crecidas por pulverización catódica, por ahora solo es posible afirmar que es independiente del tipo de sustrato sobre el cual se crecen las películas. Agradecimientos: Los autores expresan sus agradecimientos en especial al Centro Internacional de Física (CIF), por facilitar los equipos para la investigación, al Físico Eliseo Perez, por la colaboración en la adquisición de los difractogramas, y al convenio marco CIF Universidad Distrital. 5. Bibliografía. [1].Hard coatings: for wear reduction, corrosion/ erosion protection and biomaterials.l. Hultman and J.. Sundgren. [2].Sam Zhang. Et al Surface and coatings technology 167(2003)113 [3].. 119T.K. Ikeda. Et al. Thin Solid Films 195(1991)99. [4]. Norbert Kaiser. Applied optics. 41(2002)