CARACTERIZACION PROPIEDADES TRIBOLOGICAS

DEPARTAMENT DE FÍSICA APLICADA I ÒPTICA
Martí i Franquès, 1, 08028 Barcelona

CARACTERIZACIÓN DE LAS PROPIEDADES
TRIBOLÓGICAS DE LOS RECUBRIMIENTOS
DUROS

Maryory Astrid Gómez Botero

Memoria presentada para optar al grado de Doctora
Barcelona, Diciembre de 2005

Introducción. Propiedades tribológicas y mecánicas.

CAPÍTULO 1

INTRODUCCIÓN

En este capítulo se hace una breve introducción a losrecubrimientos
duros. Se definen los conceptos y ecuaciones fundamentales de tribología
incluyendo la fricción, los mecanismos de fricción, las diferentes formas de
desgaste que puede sufrir un material sometido a las diversas aplicaciones
de trabajo. Además, se describen los métodos empleados para cuantificar la
fricción y el desgaste. Posteriormente, se hace una descripción de los
fundamentosteóricos concernientes a las propiedades mecánicas de los
recubrimientos como son dureza, módulo de elasticidad, tensiones y
adhesión. También se detallan las técnicas utilizadas para la medida de las
propiedades mecánicas y las técnicas de nanoindentación aplicadas a la
medida de la dureza.
El estudio de las propiedades tribológicas y mecánicas de la superficie de los
materiales es de granimportancia para el éxito en el diseño de piezas y mecanismos de
trabajo, a fin de evitar que los esfuerzos a que se encuentran sometidas causen
deformaciones, fisuras, y desgaste superficial de los componentes. Las propiedades
tribológicas se refieren a las interacciones entre dos superficies en contacto que se
encuentran en movimiento relativo y como consecuencia se producen fenómenos como
la fricción yel desgaste. La tribología se refiere a las interacciones entre dos superficies
en contacto que se encuentran en movimiento relativo y como consecuencia se producen
fenómenos como la fricción y el desgaste. Las propiedades mecánicas se refieren a la

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Caracterización de las propiedades tribológicas de los recubrimientos duros.

respuesta de los materiales cuando son sometidos a la aplicación deesfuerzos. Esta
respuesta puede ser deformación plástica si el esfuerzo excede el límite elástico, fractura
si el esfuerzo excede la resistencia a la fractura o ningún cambio permanente en el
material si el esfuerzo está por debajo del límite elástico.
Cada día se trata de extender la vida útil y las prestaciones de los sistemas
mecánicos que se encuentran al servicio del hombre, aumentar sueficiencia y mejorar
su rendimiento. En esta búsqueda por mejorar estas condiciones, tiene hoy en día mucha
importancia la tecnología de los tratamientos superficiales y recubrimientos de capa
fina, y esto ha llevado a reconocer el valor del estudio de superficies y el entendimiento
de los mecanismos que allí se generan, ya que de éstos se derivan la mayoría de las
fallas que ocurren por desgaste,corrosión, etc. Dado lo anterior resulta imprescindible
caracterizar mecánica y tribológicamente los recubrimientos con el fin de mejorar sus
propiedades y consecuentemente su desempeño en funcionamiento. Para optimizar
determinadas propiedades de los recubrimientos, es necesario diseñar adecuadamente el
proceso de depósito seleccionando parámetros indicados y para llevar a cabo esta tarea
coneficacia se precisa caracterizar las propiedades de los recubrimientos obtenidos.

1.1. RECUBRIMIENTOS DUROS
Se entiende por recubrimientos duros aquellas películas delgadas con las que se
recubren las superficies de muchas piezas de uso técnico con la finalidad de
proporcionarles mayor dureza y mayor resistencia al desgaste. También los
recubrimientos pueden aportar otras propiedades de gran importanciapara aplicaciones
específicas como pueden ser: disminuir el coeficiente de fricción, aumentar la
resistencia a la corrosión, introducir propiedades ópticas especiales en la superficie o
también producir colores y texturas con finalidad decorativa. En nuestros días, los
recubrimientos más modernos son los llamados recubrimientos en capa fina: capas
delgadas de uno o varios materiales con...