Resumen

SCHARF, Thomas W et al. Crecimiento, estructura y comportamiento de la fricción de recubrimientos duros del nanocompuesto WS₂-Ti. ing.cienc. [online]. 2010, vol.6, n.11, pp.159-176. ISSN 1794-9165.

Se depositaron películas delgadas de bisulfuro de tungsteno (WS₂) y nanocompuestos de bisulfuro de tungsteno dopados con Titanio (WS₂-Ti) sobre sustratos de silicio, variando la temperatura del substrato y la potencia de los blancos por medio de magnetrón co-sputtering, con el fin de obtener diferentes concentraciones de Ti en el nanocompuesto. Los recubrimientos fueron analizados por medio de difracción de rayos X (XRD), microscopía electrónica de barrido de alta resolución (HRSEM/EDS) y microscopía electrónica de transmisión de alta resolución (HRTEM), para observar el cambio en la cristalinidad y la morfología de los recubrimientos, con respecto al porcentaje de Ti inducido y el cambio en la temperatura del substrato. En el proceso co-sputtering, la inclusión de Ti previene la cristalización del WS₂ formando nanocristales amorfos dispersos (1-3 nm). Las pruebas de fricción realizadas por medio de pin en disco (POD), a bajas temperaturas, muestran que los recubrimientos depositados a temperatura ambiente y bajas concentraciones de Ti (entre 5 y 14 %at) poseen mejores tiempos de vida útil que los recubrimientos de WS₂ puros, pero no se observaron cambios significativos en el coeficiente de fricción (COF). El mismo efecto se observa en las pruebas de fricción a alta temperatura (500°C) con cambios mayores en el COF. Para estudiar los mecanismos de lubricación sólida, se prepararon las muestras por medio de haz de iones focalizado (FIB) y se analizaron por medio de espectroscopia Raman determinando el comportamiento de la deformación en la superficie y la formación de productos triboquímicos en las huellas de desgaste. Observando la formación de WO₃ en la superficie durante el desgaste (tribo-oxidación) y la transferencia del mismo a la contracara del par (generación de un tercer cuerpo). Dopar el material con Ti, produciendo un nanocompuesto, es un procedimiento que mejora las propiedades tribológicas del material en ambientes húmedos y altas temperaturas, reduciendo la oxidación y mejorando el tiempo de vida de las piezas. Esta forma de obtener mejores condiciones de trabajo ha sido poco estudiada en detalle y se presenta un mecanismo de reacción que permite explicar dicho fenómeno utilizando técnicas novedosas de análisis como FIB.

Palabras clave : supelubricante; WS₂-Ti; Raman; pin en disco.

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