Efecto del dopaje de titanio en recubrimientos de bisulfuro de tungsteno (ws2) producidos por la técnica de magnetrón udco-sputtering no reactivo para aplicaciones en lubricantes udsólidos

摘要

En este trabajo se depositaron películas delgadas de bisulfuro de tungsteno dopadas con Titanio (WS2-Ti) por la técnica de magnetrón Co-Sputtering DC sobre sustratos de acero udinoxidable AISI 304 y silicio, variando la potencia del cátodo de Titanio de 0 a 25W. Por medio de espectroscopia de energía dispersiva (EDS) se determinó el contenido de titanio uden la estructura del WS2, obteniendo un máximo de 10% para la muestra crecida a 25W de potencia; además, se calculó relación S/W donde se evidencia un aumento de este valor con la potencia del cátodo de titanio. Los resultados de difracción de rayos X (XRD) mostraron para la muestra pura, la presencia de la fase hexagonal con mayor intensidad en el plano (103); sin embargo, la inclusión de titanio, produjo un cambio abrupto en la estructura evitando la cristalización del WS2; no obstante, a altos contenidos de titanio (>6%) se observa la formación de un nano-compuesto, esto se pudo observar con imágenes TEM. Utilizando la técnica de rayado dinámico (scratch test) se estudió la adhesión del material, se encontró que al incrementar el contenido de titanio en el material la carga crítica (Lc) aumenta; además, el tipo de falla pasa de ser plástico a elástico. El comportamiento tribológico fue medido por medio de bola en disco (BOD) obteniendo curvas Coeficiente de fricción-ciclos, los resultados presentaron valores de fricción de 0.10 para la muestra pura y de 0.15 para la muestra de 5W; aunque, todas las películas fallan en los primeros ciclos, esto es causado por el bajo espesor de las muestras. Finalmente, se evaluó la velocidad de corrosión utilizando espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS), se observó que altos contenidos de Ti (>6%) mejoran la resistencia a la corrosión, ya que el titanio ayuda a la densificación del recubrimiento y genera una capa protectora