WPC. Recubrimientos mecánicos y metálicos para la protección de superficies

Uno de los retos más importantes en la funcionalización de superficies está fuertemente ligado a la consecución de materiales y superficies que combinen propiedades mecánicas mejoradas, junto con resistencia a la corrosión y al desgaste en condiciones de trabajo extremas. Este campo de investigación tiene un profundo impacto en una gran variedad de sectores industriales (maquinaria, metalurgia, aeronáutica, automoción…) en donde las partes fijas y móviles están expuestas a ambientes agresivos, en muchos casos a temperaturas muy altas. La conexión de este eje de actividad con el tejido industrial es claro y conlleva a una importante transferencia de tecnología.

Dentro de los denominados como recubrimientos de alta dureza cabe citar dos funcionalidades principales: recubrimientos antidesgaste, y recubrimientos lubricantes sólidos. Ambos tipos de recubrimiento son aplicados a materiales y componentes de alta dureza (ej: aceros de matricería), para reducir la abrasión o la fricción por deslizamiento en condiciones de trabajo donde el régimen de lubricación hidrodinámico no puede ser alcanzado. Algunos ejemplos son los recubrimientos basados en carbono diamond like carbon (DLCs), que pueden ser empleados para reducir las microfisuras en superficie por fatiga de contacto de las partes móviles; ej. rodamientos, engranages de precisión, micro-moldes etc. Otros ejemplos se encuentran en la familia de nitruros de metales de transición (Ti, y Cr principalmente), y sus aleaciones con Al o Si, cuyas propiedades de dureza han alcanzado valores difícilmente superables hoy en día.

Las siguientes tareas conforman este eje de actuación:

C1.

Nueva familia de protectores duros y recubrimientos tribológicos. Fabricación de nuevos tipos de recubrimiento basados en matrices amorfas (ej: Si3N4, DLC) con nanopartículas de materiales metaestables de alta dureza (TiN, NbN) y de alta tenacidad. También se considera la fabricación de recubrimientos basados en carbono DLC que combinen una elevada dureza con coeficientes de fricción bajos.

C2.

Escalado de los procesos de crecimiento de recubrimientos a sustratos cuya geometría superficial es compleja. Esta actividad aborda el problema del escalado de los procesos de deposición para el tratamiento de sustratos tridimensionales en los que los métodos “line of sight” presentan dificultados tecnológicas importantes.

C3.

Caracterización estructural, mecánica y química de superficies funcionalizadas a temperatura ambiente y alta temperatura. El objetivo es crear unos modelos capaces de predecir las propiedades mecánicas y tribológicas de los recubrimientos a partir de su micro-nanoestructura. Esta caracterización estructural se llevará a cabo mediante técnicas de caracterización de superficies, microscopías electrónicas, así como los procedimientos desarrollados en la tarea A5.

C4.

Comportamiento frente a la corrosión y la oxidación bajo condiciones extremas. El objeto es evaluar el comportamiento de los recubrimientos en condiciones lo más parecidas a las condiciones reales de operación. La tarea va a prestar especial atención a los procesos combinados de desgaste y corrosión (tribocorrosión).

La relación entre las diferentes actividades entre sí y con los otros ejes de actuación se representa en el siguiente diagrama, en los cuales las entradas son las tecnologías de vanguardia actuales en PVD y PECVD.