Recubrimientos PVD -CVD

8/16/2019 Recubrimientos PVD -CVD

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Recubrimientos PVD

-CVD


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Contenido

Recubrimientos

Técnicas de recubrimientos

Termorrociado

PVD

CVD

Implantación Ionica

Comparación


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Recubrimientos

Mejoran propiedades mecánicas en la superuna pieza

Tenacidad

ati!a

Conducti"idad térmica

Resistencia a la corrosión

Dureza


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Técnicas de recubrimiento

#sualmente utilizados para $erramiencorte% aun&ue también es utilizado e oindustrias como la aeronáutica%microelectrónica% odontoló!ica% etc'


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Tipos de capas

Capa del!ada( Poseen espesores alrededor dmicra% se utiliza técnica de termorrociado% P

Capas !ruesas( Poseen espesores ma*ores amicrones se utiliza la técnica de termorrocia


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Materiales

Carburo de titanio ,TiC( Mu* duro% buena real des!aste * estabilidad &u.mica% bajo coefdilatación térmica% e/celentes propiedades dadicción ,pueden utilizar "arias capas'

0itruro de Titanio ,Ti0( ricción mu* baja enbaja conducti"idad térmica% alta resistencia corrosión% menores propiedades de ad$eren

TiC% coloración dorada'

1/ido de 2luminio ,2l314(5le"ada dureza% &u.mica% resistencia a la formación de crátefra!ilidad% dificultad de ad$erencia del subs


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Termorrociado

6e conoce como termorrociado al !rupo de procesos dmaterial de alimentación es calentado * propulsado cpart.culas indi"iduales o !otas $acia una superficie'

Tipos(

7ases combustión

2rco eléctrico

Plasma

Material de alimentación( compuestos metálicos% cerm"idrios * pol.meros'

5n forma de alambre% barras o pol"os'


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61P1RT56 1 6#6TR2T16 5sta técnica de recubrimiento puede

usarse en casi cual&uier tipo dematerial( metales% cerámicas% "idrios %pol.meros% materiales compuestos% etc'

5l enlace entre el sustrato * elrecubrimiento puede ser mecánico%&u.mico% metal8r!ico o una combinaciónde estos'


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Tipos de termorrociado

Proceso de combustión Rociado por llama

Rociado por $"of

Rociado por detonación

Procesos eléctricos

Pro*ección al arco eléctrico

Protección de plasma


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Rociado por llama( Puede ser usada con una !ran

"ariedad de materiales dealimentación% inclu*endoalambres de metal% barras decerámica% pol"os metálicos * no

metálicos'

5l material es continuamentealimentado


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Rociado 9V1 ,9i!$ Velocit*1/*!en uel

6e utiliza una mezcla de o/i!eno *otros !ases% acelerada a"elocidades supersónicas * sealimenta con material en pol"o'

Crea recubrimientos densos % conbaja porosidad * alta fuerza deenlace'


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Rociado por detonación(

5s un proceso de combustióncontinuo con e/plosionesintermitentes &ue funden *pro*ectan las part.culas $acia lasuperficie'

5n la cámara $a* una mezcla

de o/.!eno% acetileno * el materialen pol"o del cual se $ará elrecubrimiento% * las detonacionesse $acen "arias "eces porse!undo' 5l material es depositadoa mu* altas "elocidades'


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Pro*ección con arco eléctrico( 5s !eneralmente el método de

termorrociado más económico'

5n este proceso se usa una corrienteeléctrica para !enerar la ener!.a térmicanecesaria para fundir los materiales%

utilizando 3 barras de metal comoalimentación% las cuales act8an comoelectrodos &ue son continuamenteconsumidos mientras se funden debido alarco eléctrico presente entre ellos'


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Pro*ección de plasma

5ste proceso utiliza un arco eléctrico DC para!enerar un flujo de plasma !aseoso ionizadocon mu* altas temperaturas &ue act8a comola fuente de calor para el rociado'

5l arco se forma entre dos electrodos noconsumibles% el cátodo de tun!steno * elánodo de cobre' ;a antorc$a es alimentada

con un flujo continuo de !as inerte el cual esionizado por el arco DC * es comprimido *acelerado por la antorc$a de forma tal &uesale a !randes "elocidades * altastemperaturas como un jet de plasma'

Material alimentado en forma de pol"o%pueden ser metales refractarios * cerámicas'


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PVD

6e caracteriza por lae"aporación delmaterial a mu* altas

temperaturas%material más utilizado0itruro de Titanio ,Ti0


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Técnica de 6putterin

;os átomos del recubrimiento seobtienen bombardeando unosblancos con iones de un !asinerte a baja ener!.a'

5s posible producir capas derecubrimientos binarios%

ternarios% etc'

5l proceso es lento% pero limpio%"ersátil% * mas controlable &ue elde e"aporación'


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I2D

I10 52M 266IT5D D5P16ITI10

6e somete la superficie sobre la &ue se esta formando elrecubrimiento a un bombardeo simultaneo con iones de undeterminada ener!.a'


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2plicaciones PVD ,Torneado


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CVD

5ste tipo de técnicas tienen en com8n &ue utilizan

medios &u.micos para obtener recubrimientos apartir de compuestos en fase de "apor'

6e utilizan cámaras de "ac.o% se utilizantemperaturas altas ,)'+++ C o medias paraobtener capas finas ,)+ micras o !ruesas de ,)++micras'


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Reacciones &u.micas

5n esencia% los métodos de CVD implican siempre reaccion&ue llamamos de transporte' 5n ellas% determinados comp"olátiles de los elementos &ue nos interesan son reducidossuperficie a recubrir dando lu!ar a la deposición de dic$os


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Plasma CVD

;a presencia de una descar!a eléctrica ,en

forma de plasma en el interior del reactor$ace &ue las moléculas de los !ases pasen aestados de ener!.a ele"ada fa"oreciendo la"elocidad de reacción'

uentes de C2 de alta frecuencia'

6e puede realizar con plasma asistido por

radiofrecuencia o por microondas'

5n la técnica de CVD asistida por plasma deradiofrecuencia , P2CVD normalmente setrabaja a presiones bajas %* la T> deoperación suele ser baja ,E B4+>C'


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5l calentamiento local del substrato se lle"a a

cabo mediante una bobina de inducciónsituada debajo del porta substrato'

;a intensidad del campo está calculada para&ue los electrones de la descar!a !irenalrededor del campo ma!nético con unafrecuencia i!ual a la frecuencia de la descar!a'

6e alcanza as. la condición de resonancia en laoscilación de los electrones ,Felectrónc*clotron resonanceF o 5CR lo cual aumentala eficiencia de la ionización * por tanto ladensidad del plasma'


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2plicaciones CVD ,Torneado


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ombardeo Iónico

Si la energía es muy baja (10 voltios de

aceleración) los átomos se depositan en lasuperficie.

Si la aceleración es mayor (500 voltios)predomina el proceso de pulveriación de lasuperficie (sputtering)

! energías mayores (100000 voltios) seincrustan alcanando profundidades de 0."micras.


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#$%&'S &*%S+,&!-#S

-as dos aplicaciones industrialesmas importantes de la implantacióniónica son el dopado desemiconductores y el tratamiento desuperficies metálicas.

-a implantación de superficiesmetálicas para ser efica re/uieredosis de iones de mil vecessuperiores a las utiliadas enmicroelectrónica.


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S%'#,&S &2'-!+!*!S

-a implantación iónica producecambios de composición /ue son elorigen de aumento de la resistenciaal desgaste fricción y corrosión.

-os parámetros /ue caracteriancada implantación son3

+ipo de ión

#nergía de implantación

*osis implantada.


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4#+!!S onsigue aumentos de vida 6til de 7asta cinco o die veces seg6n

o produce cambio alguno de dimensiones

o produce cambio alguno en el acabado superficial

8ay una transición gradual entre ona tratada y substrato de mantratada no puede desprenderse.

Se aplica a baja temperatura (por debajo de l509 c)

'uede aplicarse sobre otros tratamientos (nitruración cromo duromultiplicando sus efectos.

#s e:tremadamente controlable y por lo tanto repetible.

'uede limitarse selectivamente a las partes de las pieas /ue se denmascarando fácilmente el resto.

#s muy versátil dado el gran n6mero de posibles combinaciones deparámetros del proceso.

#s medioambientalmente limpia.


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Cuadro comparati"o de Ventaja

Implantacióniónica

PVD CVD

Temperatura de procesomuy baja (


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Cuadro comparati"o de Des"en


PVD CVD PA

Proceso direccional Proceso direccional

#o adecuado para erra%mientas )ue trabajan aalta temperatura (400c!*

2a temperatura del trata%miento puede a$ectar aaceros con re&enidos abaja temperatura*

2a temperatura del proce%so alcan3a los 1000c*Puede causar de$ormacio%nes* 6n aceros ser7 preci%so templar despu8s deltratamiento*

2a temperatura dmiento puede a$eaceros con re&enbaja temperaturacausar de$ormac

A9ade '% :m a las dimen%siones de la erramienta*2a limpie3a pre&ia y el

estado super$icial sonmuy crticos* Cuando noson per$ectos no se puedeaplicar el PVD*

A9ade %10 :m a lasdimensiones de la erra%mienta* Altera el acabado

super$icial* Puede ser necesario pulir despu8sdel recubrimiento

A9ade '% :m a lasiones de la erra

;ies,o de desprendimien%to del recubrimiento*

2a capa implantada no esmuy pro$unda (


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Cuadro comparati"os de aplica


PVD CVD

Capacidadde soluciónde di&ersosproblemas

Des,aste adesi&oa car,as bajas*

Des,aste abrasi&omedio*

Corrosión*

Des,aste adesi&oa car,as relati&a%mente altas*

Des,aste abrasi&o$uerte*

Corrosión(con limitaciones!*

Des,aste abrasi&ose&ero*

erramientas sujetasa ,randes es$uer3os

Des,aste en ,enera

Des,aste ase&ero*

aplicacionestpicas

Pun3ones/ tro)ueles ymatrices para capa de aceroy otros metales*

oldes de inyecciónde pl7stico*

erramientas de cortepara pl7sticos/ cauco/papel y alimentos*

erramientas de meca

ni3ado especiales*

erramientas demecani3ado/ brocas/$resas y pla)uitas*

Pe)ue9os pun3onesy tro)ueles para o% jalata y acero ino=i%dable*

atrices de estirado*

Componentes demoldes de pl7stico*

Pla)uitas de mecani%3ado*

Pe)ue9os pun3ones ytro)ueles para o% jalata y acero ino=i%dable*

erramienmecani3ad$resas y pl

Pe)ue9ostro)ueles jalata y acdable*

atrices d

Al,unos code moldes

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