Una combinación única de dureza extrema y baja fricción para una mayor resistencia al desgaste

Dentro del universo de películas delgadas resistentes al desgaste, el carbono tipo diamante ( contenido descargable ) se han convertido en la solución ideal para aplicaciones tribológicas exigentes en las que los componentes están sometidos a cargas elevadas o sujetos a fricción, desgaste y contacto extremos con otras piezas. En este tipo de entornos, solo la alta dureza de un recubrimiento DLC, junto con un bajo coeficiente de fricción correspondiente, puede evitar que las piezas se corroan, se agarroten y, en última instancia, fallen en el campo.

Las aplicaciones generalizadas para los recubrimientos DLC incluyen automoción de alto rendimiento y carreras hasta cojinetes de ejes de turbinas eólicas y engranajes planetarios; cuchillas de corte de acero inoxidable y bombas de pistón para el procesamiento de alimentos; y componentes deslizantes en operaciones de llenado y embotellado. Los recubrimientos también son una técnica comprobada para actualizar piezas giratorias críticas en transmisiones hidráulicas, sistemas de inyección de combustible, sellos mecánicos, bombas y válvulas.

Para muchos, los recubrimientos DLC son recubrimientos de carbono amorfo hidrogenado (a-C: H), pero esto es un concepto erróneo porque pueden ser altamente diseñados en función del contenido de hidrógeno (hidrogenado o libre de hidrógeno), la selección de elementos dopantes metálicos y no metálicos adicionales. , la presencia de subcapas y la elección de los métodos de deposición y unión.

Juntos, estos factores se pueden controlar con precisión para crear una amplia gama de recubrimientos DLC de aplicación delgada (normalmente de 1 a 5 μm) con una dureza de 8 a 80 GPa o superior (el diamante es el material más duro conocido con 70 a 150 GPa). Además, también se puede manipular el coeficiente de fricción deseado, el acabado superficial e incluso la temperatura de aplicación.

Debido a la amplia gama de atributos personalizables posibles dentro de la categoría, los recubrimientos DLC pueden desempeñar un papel importante en la ingeniería de componentes desde los primeros pasos del proceso de diseño.

Recubrimientos de carbono amorfo hidrogenado

El tipo de recubrimiento de DLC más conocido, el carbono amorfo hidrogenado (a-C: H), se aplica con mayor frecuencia a través de la deposición química de vapor asistida por plasma (PACVD). Este método de deposición provoca una reacción química a través de la excitación e ionización del plasma que crea una dureza de recubrimiento de aproximadamente 15-30 GPa, que se encuentra en el extremo inferior de los recubrimientos DLC.

Sin embargo, un recubrimiento de carbono amorfo hidrogenado se puede manipular aún más mediante el dopaje, que es un proceso de adición de elementos químicos para alterar las propiedades de rendimiento. El silicio, el oxígeno o los metales pueden usarse como elementos dopantes para lograr diferentes resultados.

Recubrimientos DLC libres de hidrógeno

Una alternativa al DLC hidrogenado es un recubrimiento DLC sin hidrógeno que proporciona una dureza aún mayor junto con un coeficiente de fricción muy bajo.

Estos recubrimientos se pueden aplicar en los entornos más exigentes, incluidos los vehículos de alto rendimiento para áreas de alta fricción, desgaste y contacto del motor y el tren de válvulas. El recubrimiento se puede usar en el sistema de inyección de combustible, el árbol de levas, los pasadores de pistón, las válvulas, los elevadores y los seguidores de los dedos, donde hay una alta presión de contacto y velocidades de deslizamiento. Además de los vehículos, el recubrimiento es ideal para piezas de bombas hidráulicas, sellos mecánicos y componentes de válvulas de alta presión.

La mayoría de los recubrimientos sin hidrógeno se aplican mediante un método de deposición física de vapor (PVD) por evaporación por arco que produce carbono amorfo tetraédrico o ta-C. Con un alto nivel de enlaces tetraédricos (principalmente 50-60 %), se logra una resistencia al desgaste abrasivo sustancialmente mayor en comparación con las alternativas a-C: H.