TECNOLOGÍA PVD
INICIOS DE LOS RECUBRIMIENTOS PVD
El impulso en el desarrollo de los recubrimientos PVD (Deposición Física en Fase Vapor) que se produjo durante la década de los años setenta tenía por objetivo depositar capas de elevada dureza que mejoraran el rendimiento a desgaste. Estas capas estaban inicialmente formadas por compuestos cerámicos de un solo metal. El compuesto con mayor popularidad fue en TiN (nitruro de titanio). Su color dorado característico estuvo presente en todo tipo de herramientas de corte, placas de metal duro, brocas, fresas, machos de roscar, discos de sierra, etc.
La motivación de depositar compuestos con durezas cercanas al diamante generó grandes expectativas y surgieron nuevos compuestos obtenidos por técnicas PVD distintas, cuya diferencia es el sistema de evaporación del metal reactivo.
El desarrollo de los recubrimientos duros suele basarse en nitruros (metal con Nitrógeno) carbonitruros ( combinación metal con nitrógeno y carbono), carburos (metal y carbono) y óxidos (metal y oxígeno). Capas graduales, multicapas y capas a nivel nanométrico ha sido la evolución progresiva de los recubrimientos que se han ido implementando en el mercado.
A mitad de la década de los 90 irrumpen los recubrimientos basados en nitruros de Titanio y Aluminio. Su elevada dureza y resistencia a la oxidación supusieron un salto en las aplicaciones industriales del PVD.
A la vez, la obtención de compuestos dobles fue un filtro para las tecnologías que no pueden obtenerlos fácilmente como la precursora E-Beam (evaporación por cañón de electrones). Evaporación por arco eléctrico y pulverización catódica (magnetrón sputtering) son las tecnologías que actualmente consiguen los recubrimientos de mayores prestaciones.
TÉCNICAS PARA OBTENCIÓN DE RECUBRIMIENTOS PVD
De las distintas técnicas de PVD que existen en la industria, se resumen en E-beam, Arco catódico y pulverización catódica (Sputtering).
El medio de evaporación e ionización del metal durante la etapa de recubrimiento es siempre físico. Por ello la denominación genérica de procesos de deposición física en fase vapor.
PVD MAGNETRON SPUTTERING
Fundamentos de la tecnología
La tecnología de evaporación por pulverización catódica (PVD MS, magnetrón sputtering) se diferencia de las otras tecnologías PVD, esencialmente en la manera de evaporar un metal o compuesto cerámico.
VENTAJAS DE LA TECNOLOGÍA PVD MS.
Desde el punto de vista científico y académico, la tecnología de “sputtering” siempre ha sido la más estudiada por la obtención de capas muy homogéneas, de morfología y composición constante además de posibilitar la evaporación de materiales exóticos, cerámicos, no conductores etc.
Sin embargo, el crecimiento de las capas era inicialmente muy lento, lo que lo hacía poco implementada en la industria. Los avances en los magnetrones no balanceados, innovaciones en los campos magnéticos y alimentación pulsada del bombardeo iónico sobre los blancos y sustrato (variante denominada HIPIMS, High Power Impulse Magnetron Sputtering) han permitido obtener grosores en tiempos sólo ligeramente superiores a la evaporación por arco, que, por otra parte es la técnica industrialmente más extendida.
PROPIEDADES DE LOS RECUBRIMIENTOS PVD
Las características de los recubrimientos se basan en la mejora tribológica de la superficie, dureza, coeficiente de fricción, resistencia a la corrosión, etc. El resumen de los valores se muestran en la tabla 1.
APLICACIONES DE LOS RECUBRIMIENTOS PVD
Los recubrimientos PVD se están aplicando con éxito en herramientas de corte, matrices de corte, embutición, laminación, extrusión, moldes de inyección de polímeros, moldes de inyección de aleaciones ligeras (aluminio, Zamack, magnesio,…), herramientas quirúrgicas, prótesis, implantes y componentes sometidos a desgaste en general.
Para ampliar información sobre las aplicaciones PVD puede consultar la sección Aplicaciones para Moldes, Matrices, Herramientas de Corte o Biomédicas.