Volumen II - SAM

En la Tabla 2 se reportan valores de espesor, dureza y adherencia de los recubrimientos de TiN. También se
reportan valores de rugosidad superficial de las muestras antes y después de la deposición.
Muestra
ADI 280
ADI 360
Tabla 2. Características de los recubrimientos
Conteo nodular Espesor Dureza Rugosidad media, Ra [µm] Adherencia
[nod/mm 2 ] [µm] [HK0,015] Sustrato Recubrimiento [HF]
493 2,1 2243 0,213 0,243 1
592 1,9 2323 0,109 0,161 2
1039 2,0 2450 0,068 0,149 2
493 2,1 1806 0,196 0,218 1
592 2,1 1920 0,097 0,146 2
1039 2,3 2171 0,060 0,125 2
El espesor de los recubrimientos, comprendido en el rango de 1,9 a 2,3µm, se halla en el orden de los
reportados en la bibliografía [6]. Se empleó mayor tiempo de deposición, porque debido a la baja
temperatura del proceso disminuye la velocidad de crecimiento de la película. La Figura 3 muestra una
imagen SEM del corte transversal de una muestra y el correspondiente espesor de recubrimiento.
Los valores de dureza de los recubrimientos se ubican dentro del rango de valores reportados en la
bibliografía para recubrimientos de TiN [7]. Se observa que los rangos [2243–2450 HK] para ADI280 y
[1806–2171 HK] para ADI360, siguen la tendencia de dureza de los respectivos sustratos (Tabla 1), es decir,
es mayor para ADI280 y conteo nodular más alto. Este hecho se debe a que la profundidad de penetración de
las improntas (0,30 a 0,37µm) es mayor al 10% del espesor de los recubrimientos (~0,2µm), valor por
encima del cual la dureza de los recubrimientos comienza a estar afectada por la de los sustratos.
Debe notarse que la carga aplicada en las indentaciones (15gr) produjo la impronta de menor tamaño que
pudo resolverse con claridad en el microscopio óptico. Se prevé realizar ensayos de micro o nanoindentación
instrumentada, limitando la profundidad de penetración del indentador a un valor menor a 0,2µm.
La rugosidad Ra de los sustratos comprende el rango de 0,060 a 0,213µm, mientras que para los
recubrimientos varía entre 0,125 y 0,243µm. Los valores obtenidos muestran que el proceso de deposición
alteró la topografía superficial de las muestras, produciendo un aumento de la rugosidad. Esto puede
atribuirse a un fenómeno característico del proceso PVD por arco catódico, donde la evaporación del
material a depositar va acompañada siempre por el desprendimiento de pequeñas cantidades de material en
estado líquido que, incorporadas al plasma en forma de microgotas, son transportadas hacia el sustrato y
adheridas a la película aumentando la rugosidad [8]. La Figura 4 muestra una micrografía superficial SEM de
una de las muestras recubiertas, donde se observan las mencionadas microgotas (puntos de color gris claro).
Figura 4. Morfología superficial del recubrimiento en ADI280 (493nod/mm 2 )
Este efecto es más relevante para los sustratos menos rugosos (alto conteo nodular), ya que resulta mayor la
diferencia entre los valores de rugosidad Ra del sustrato y del recubrimiento (Tabla 2). Se infiere que el
tamaño o cantidad de gotas, que depende sólo del tipo y condiciones del proceso de deposición, es el factor
de mayor influencia sobre la rugosidad del recubrimiento.
La rugosidad más baja en las muestras de alto conteo nodular se atribuye a dos factores: la microestructura
de colada mas fina y el tipo de pulido empleado (lija al agua) que produce remoción del grafito de los
nódulos superficiales y consecuentemente variación de la rugosidad, menor para los conteos nodulares altos
pues los nódulos son más pequeños.
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