Descripció del projecte
Els recobriments de nitrurs metàl·lics, com el CrN i l’AlCrN, han esdevingut fonamentals en la indústria moderna per les seves excel·lents propietats mecàniques, tribològiques i de resistència a la corrosió i l’oxidació. Aquest projecte s’enfoca en la fabricació i optimització d’aquests recobriments mitjançant tecnologies avançades de deposició física en fase vapor (Physical Vapour Deposition, PVD) a escala industrial, com ara el magnetron sputtering, l’arc catòdic i la tecnologia de pulsos d’alta potència (HiPIMS). L’objectiu principal és obtenir recobriments d’alta densitat que maximitzin la seva resistència i durabilitat en aplicacions industrials exigents.
Obtenir recobriments amb una elevada densitat presenta una gran complexitat tècnica. Durant el procés de deposició PVD, el control dels paràmetres del plasma, com ara l’energia dels ions i la pressió de treball, és fonamental per aconseguir que els recobriments siguin compactes i lliures de defectes interns, com porositats o microesquerdes. L’ús de tècniques com el HiPIMS ha demostrat ser especialment avantatjós, ja que genera un plasma d’alta densitat amb una millor adhesió i una microestructura més fina. Tot i així, aquest mètode requereix una optimització precisa dels paràmetres del procés per evitar efectes indesitjables, com l’augment de tensions internes que podrien comprometre la resistència del recobriment.
Els avantatges dels recobriments d’alta densitat són múltiples. Primerament, una estructura densa millora significativament la resistència al desgast, ja que redueix el risc de fractura i l’erosió sota càrregues mecàniques elevades. També es redueix la permeabilitat als agents químics i gasos, la qual cosa incrementa la resistència a la corrosió i l’oxidació, fins i tot en condicions ambientals extremes. A més, la densitat contribueix a una millor estabilitat tèrmica, evitant la degradació del recobriment en aplicacions a alta temperatura.
La caracterització d’aquests recobriments és essencial per validar-ne les propietats i identificar els mecanismes que determinen la seva alta densitat. Aquest projecte inclou una anàlisi exhaustiva mitjançant tècniques avançades, com la microscòpia electrònica de transmissió (TEM), per observar la microestructura a escala nanomètrica, i la difracció de raigs X (XRD), per analitzar les fases cristal·lines. També es realitzaran assajos de duresa i resistència al desgast amb equips de nanoindentació i tribologia, així com estudis de corrosió accelerada en medis agressius. Aquest enfocament permetrà correlacionar els paràmetres del procés de fabricació amb el rendiment dels recobriments en aplicacions reals.
Un exemple pràctic de la rellevància d’aquests recobriments es troba en el cas del CrN, àmpliament utilitzat en motlles d’injecció de plàstic i eines de conformació gràcies a la seva resistència al desgast i estabilitat tèrmica. De manera similar, l’AlCrN, amb una resistència superior a l’oxidació, és ideal per a eines de tall en mecanització de materials durs a alta temperatura. L’optimització d’aquests recobriments podria incrementar encara més la seva eficiència, traduint-se en una reducció de costos operatius i un augment de la productivitat industrial.
A nivell social i econòmic, els beneficis d’aquests recobriments són clars. Una major durabilitat dels components recoberts redueix la freqüència de manteniment i reemplaçament, minimitzant els residus generats i contribuint a una producció més sostenible. A més, les indústries que adopten recobriments d’alta densitat poden millorar la seva competitivitat gràcies a una major eficiència energètica i una reducció dels costos associats al desgast dels equips. Aquesta línia d’investigació també impulsa la innovació tecnològica, generant coneixements que poden ser aplicats a altres camps, com l’aeronàutica, l’automoció o l’energia.
En definitiva, aquest projecte posa un èmfasi especial en el desafiament tècnic que suposa obtenir recobriments d’alta densitat i en la importància de caracteritzar-ne les propietats amb precisió. Els resultats esperats no només oferiran solucions avançades per a la indústria, sinó que també contribuiran a establir noves referències en el camp dels materials avançats, amb impactes positius tant a nivell econòmic com mediambiental.
