Efecto de la corriente de arco sobre el coeficiente de fricción de las películas de estaño

- Jun 20, 2018-


Reducir el coeficiente de fricción de la película ayudará a aumentar su resistencia al desgaste, lo que puede extender la vida útil de la pieza de trabajo. A partir de los resultados anteriores y, podemos ver que la corriente de la fuente de arco tiene una gran influencia en la calidad de la superficie de la película, y por lo tanto tiene una influencia importante en el coeficiente de fricción.

 

La figura 1 muestra la curva de características tribológicas de la película y la relación entre la corriente fuente del arco y el coeficiente de fricción. Como se muestra en la figura, el coeficiente de fricción de la película aumenta gradualmente a medida que aumenta la corriente de la fuente de arco. A altas corrientes, el objetivo de la fuente de arco tiene una temperatura más alta, lo que resulta en partículas y cúmulos más macroscópicos, y estas partículas o cúmulos transportan mayor energía y no son bloqueados fácilmente por otras partículas durante la migración del objetivo de fuente de arco al sustrato ( muestra). La temperatura es alta cuando alcanzan la superficie del sustrato (muestra), por lo que la difusión en la superficie es rápida y la velocidad de deposición de la película también es rápida. La presencia de estas partículas grandes conduce a la superficie rugosa de la superficie de la película revestida final ya que las partículas son de gran tamaño y cantidad. Por lo tanto, bajo las mismas condiciones, el coeficiente de fricción de la película de TiN de alta corriente es mayor que el de la película de baja corriente.

 

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a) I = 40A; b) I = 70A; c) I = 80A; d) I = 90A; e) sustrato de acero inoxidable pulido; f) relación entre la corriente fuente del arco y el coeficiente de fricción de la película

 

Fig. 1 Curva de características de fricción de películas recubiertas con diferentes corrientes de fuente de arco y aceros pulidos de alta velocidad

 


Desde la curva característica tribológica de la película, se puede observar que cuando la corriente de la fuente de arco es 40 A, la fuerza de fricción de la película de TiN es baja, pero cuando aumenta la corriente de la fuente de arco, la calidad de la superficie de la película disminuye debido a el aumento de gotitas y la fuerza de fricción aumentada. Al principio, debido a la vibración, algunas curvas fluctúan, pero se estabiliza gradualmente con el paso del tiempo.

 

Comparando las curvas de fricción de las películas recubiertas con 40 A de corriente de arco y las curvas de fricción de acero pulido de alta velocidad, se puede ver que la fuerza de fricción de la película es menor que la del acero pulido de alta velocidad, las gotitas de la superficie de la fina película de TiN que se depositó a baja corriente es pequeña en tamaño y cantidad, la rugosidad es baja. Con el aumento de la corriente, la fricción de la película de TiN recubierta aumenta correspondientemente, lo que significa que la calidad de la superficie de la película delgada revestida con una gran corriente disminuye. Además, estas curvas también pueden reflejar la diferencia en la transición de la curva desde la zona inestable inicial a la zona estable. Cuando I = 40 A, la zona de transición es muy corta. La curva de transición de acero pulido de alta velocidad es plana y lisa. A medida que la corriente aumenta, la curva en la región de transición también se vuelve gradualmente nítida, lo que, como ya se discutió anteriormente, es el efecto de partículas de gotitas sobre la superficie de la película.

 

Existen ciertas reglas para los cambios en la curva característica de fricción. Al principio, la superficie de la película se somete a una fuerza repentina, y las partículas de gotita se ven afectadas por el impacto. Como estas partículas de gotitas solo se adhieren a la superficie de la película, se desprenden fácilmente y la fricción es relativamente pequeña. Después, la fuerza de fricción interactúa con las partículas de gotas grandes enterradas en el interior de la película, estas partículas de gotita no se desprenden fácilmente, por lo que la fricción se eleva de repente y luego se estabiliza. Las gotitas enterradas profundamente en la película están relacionadas con la corriente de la fuente de arco. Si la corriente de la fuente de arco es pequeña, las gotitas son pequeñas en tamaño y cantidad, por lo que las gotas enterradas en la película también son pequeñas y la película tiene una pequeña fuerza de fricción. A medida que aumenta la corriente de la fuente de arco, las gotitas también aumentan y se vuelven más grandes, por lo que aumenta la fuerza de fricción.