Producción y caracterización de películas delgadas de zinc/óxido de zinc obtenidas por evaporación catódica reactiva sobre polímeros fabricados por estereolitografía y su rendimiento bajo condiciones de desgaste

Abstract

En el desarrollo de películas delgadas, la importancia de la adhesión entre el recubrimiento y el sustrato está determinada por las características de los materiales depositados en la superficie; las propiedades mecánicas, físicas y químicas, entre otras, dependen de la interacción entre el sustrato y la película delgada. El presente trabajo se centra en el desarrollo y análisis de películas delgadas, producidas por pulverización catódica reactiva con magnetrones, depositadas sobre sustratos metálicos de acero inoxidable 316L y sustratos poliméricos fabricados por estereolitografía. Los sustratos metálicos fueron utilizados como punto de comparación para conocer las propiedades de las películas delgadas y como estas cambian con el tipo de sustrato. Los sustratos fueron analizados previamente para medir sus propiedades mecánicas y de resistencia al desgaste sin recubrimiento. Posteriormente, se depositaron películas delgadas multicapas de zinc/óxido de zinc con el propósito de incrementar las propiedades de los sustratos frente a condiciones de desgaste. Se realizo una caracterización completa para determinar el grado de adhesión y las propiedades microestructurales y mecánicas entre la película delgada y el sustrato. Los parámetros de proceso fueron modificados para lograr una adhesión óptima de acuerdo con los requisitos establecidos. Se obtuvieron recubrimientos de zinc/óxido de zinc con espesores entre 350 y 550 nm, con rugosidades superficiales que variaron entre 0.0204 y 0.0361 µm, fallas aceptables de adhesión de acuerdo con la norma VDI - 3198, profundidades de penetración entre 0.22 y 0.36 µm analizadas por medio de nanoindentación y coeficientes de fricción entre 0.55 y 0.70, obtenido por la prueba de desgaste en un tribómetro “pin-on-disc”. Estos resultados aportan las propiedades de mayor importancia de los sustratos revestidos en ambientes de alto desgaste.