Mañana martes 09 de junio, a las 19 h en el aula Magna, Matías F. Alvarez presentará su Proyecto Final de Carrera 👏👏👏
Título del proyecto: Efecto de los gases de proceso en la obtención de recubrimientos DLC mediante PA-CVD depositados sobre Ti6Al4V para mejorar su resistencia al desgaste y a la corrosión
La aleación Ti6Al4V es ampliamente utilizada en componentes de uso industrial y en implantes biomédicos debido a su resistencia mecánica, a la corrosión y a su biocompatibilidad. Sin embargo, a menudo presenta un comportamiento tribológico deficiente y fallas prematuras. Para mejorar sus propiedades superficiales, se aplican recubrimientos Diamond-Like Carbon (DLC) que presentan coeficientes de fricción bajos, buena resistencia al desgaste y estabilidad química. A su vez, sus propiedades pueden mejorarse mediante la aplicación de intercapas y pretratamientos, así como, en el caso de recubrimientos depositados por deposición química en fase vapor asistida por plasma (PA-CVD), a través de la incorporación de distintos gases precursores.
En este trabajo, se estudiaron cuatro recubrimientos DLC (a-C:H, a-C:H:Si, a-C:H:N y a-C:H+H2) depositados sobre muestras de Ti6Al4V por medio de PA-CVD. Se caracterizó su microestructura, morfología, espesor y propiedades mecánicas. La adhesión al sustrato fue evaluada mediante pruebas de Scratch con carga variable. El comportamiento tribológico se evaluó a través de ensayos Pin-On-Disk utilizando una bolilla de alúmina, tanto en condiciones secas como sumergidas en NaCl al 5 % o en solución de Ringer. Se midieron los coeficientes de fricción y se analizaron las huellas de desgaste por medio de microscopía óptica, confocal y electrónica. Adicionalmente, se realizaron ensayos de vida útil en solución de Ringer hasta la falla del recubrimiento. El comportamiento frente a la corrosión fue evaluado con ensayos de polarización anódica, en NaCl al 3,5 % y en solución de Ringer. La superficie corroída fue observada con microscopía óptica y electrónica con análisis elemental.
El DLC dopado con silicio presentó las mejores propiedades mecánicas, espesor, adhesión y contenido de enlaces sp3. No obstante, mostró la mayor tasa de desgaste en condiciones secas, 8 x 10-6 mm3 N-1 m-1, probablemente debido a la formación de partículas duras y abrasivas. Los demás recubrimientos exhibieron tasas de desgaste dos órdenes de magnitud menores (9 x 10-8 mm3 N-1 m-1). Sin embargo, todas las condiciones recubiertas presentaron coeficientes de fricción y desgaste significativamente menores que la aleación de titanio sin recubrir. En ensayos sumergidos, el a-C:H:Si falló de manera temprana, mientras que el a-C:H+H2 mostró la mejor resistencia, con una tasa de desgaste de 1 x 10-7 mm3 N-1 m-1 y un coeficiente de fricción cercano a 0,08. En los ensayos de vida útil, el a-C:H:N presentó una resistencia destacada, fallando luego de 420.000 ciclos, probablemente debido a sus mayores tensiones residuales de compresión que mejoran la resistencia a fallas por fatiga. En los ensayos de corrosión, la aleación base presentó un comportamiento cuasi-pasivo, el a-C:H:Si uno aislante y el resto de los recubrimientos una disolución que superó el límite de corriente del ensayo, asociado a la presencia de defectos en el recubrimiento que propician una corrosión localizada.
Estos resultados indican que los recubrimientos DLC, particularmente el a-C:H:N, son una alternativa prometedora para aplicaciones biomédicas e industriales, ya que la resistencia al desgaste y la vida útil son factores críticos. Sin embargo, aún se requieren estudios adicionales para respaldar su posible uso en implantes biomédicos, particularmente de toxicidad a largo plazo, biocompatibilidad y ensayos tribológicos con geometrías de contacto más cercanas a la aplicación específica.
📲 Transmisión en vivo por el canal de YT: Departamento Electromecánica
¡Los esperamos! 🙌