Año 7 • No. 277 • Agosto 20 de 2007 Xalapa • Veracruz • México
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Crea Nanotecnología UV recubrimientos
cuatro veces más duros que el acero
Juan Carlos Plata
Se puede aplicar en cualquier material, desde plástico y vidrio hasta metales y aleaciones

Su aplicación es principalmente industrial, para alargar el periodo de vida de herramientas como brocas y sierras
Mediante la técnica sputtering y empleando un nuevo procedimiento de recubrimiento llamado método pulsado, investigadores del Centro de Investigación en Micro y Nanotecnología de la Universidad Veracruzana (UV) fabricarán recubrimientos con titanio, silicio y gases reactivos que permitan recubrir casi cualquier tipo de material –desde plástico y vidrio hasta metales y aleaciones– y lograr hasta cuatro veces más dureza que el acero.

“Con esta técnica y utilizando este método se pueden recubrir metales, aleaciones, plásticos, vidrio. La técnica es muy versátil, ya que el depósito se puede realizar a temperatura ambiente y se puede utilizar prácticamente cualquier material.

Esperamos que los materiales que se recubran, logren por lo menos un valor de dureza arriba de los 20 GigaPascales (GPa), esto es unas cuatro veces más duro que el acero”, dijo el investigador Leandro García González, titular del proyecto.
El objetivo del proyecto es fabricar recubrimientos denominados TiSiN (Nitruro de Titanio-Silicio) y TiSiNO (Oxinitruro de Titanio-Silicio), mediante dos técnicas: sputtering o erosión catódica y cosputtering o co-erosión catódica.

“La primera de ellas consiste en usar un blanco metálico, que en este caso sería de titanio-silicio, y con la inmediata incorporan gases reactivos, se comienza la nitruración u oxinitruración y así comience a formarse el material que nosotros buscamos (con nitrógeno, se formaría el nitruro de titanio-silicio y con nitrógeno y oxígeno, se formaría el oxinitruro de titanio-silicio). En la técnica de cosputtering, se parte de un blanco de titanio y se coloca en una pequeña placa (aproximadamente de 20 por ciento del área total del blanco de titanio) de silicio, y se hace el mismo procedimiento”, explicó García González.

El método pulsado genera un recubrimiento formado de varias capas, el proceso consiste en depositar primero el material metálico por un tiempo determinado; luego un tiempo igual del gas reactivo –que puede ser nitrógeno o nitrógeno y oxígeno–; y se vuelve a repetir la operación hasta completar un total de aproximadamente dos horas, lo que garantizará a final de cuentas un espesor de alrededor de dos micras.
“La idea es combinar las propiedades de un material cerámico –como el nitruro de titanio-silicio– y uno metálico –que sería de titanio-silicio–. Hay reportes de materiales que han sido recubiertos con multicapas, como el Nitruto de Titanio-Alumnio (TiAlN) o el mismo Nitruro de Titanio-Silicio (TiSiN), pero no con este método pulsado, mientras que el sistema cuaternario ni siquiera ha sido fabricado por multicapas”, aseguró.

Este tipo de recubrimientos –sobre todo los de nitruro de titanio-silicio– pueden ser aplicados en herramientas de uso industrial, porque tienen elevados valores de dureza, los cuales permiten incrementar entres cuatro y cinco veces el tiempo de vida de este tipo de herramientas, como brocas y sierras.

“El proyecto esta planeado para dos años, dividido en tres etapas de ocho meses cada una, y se espera que al término de la primera etapa ya se tengan resultados publicables. Vamos a empezar con los recubrimientos de nitruro de titanio-silicio, colocando primero la capa metálica y luego la cerámica, y después realizar el experimento al contrario: primero la capa cerámica y luego la metálica, para probar cuál arroja mejores propiedades mecánicas”, declaró el científico.

García González explicó que se han reportado algunos trabajos con nitruro de titanio-silicio pero han sido generalmente como monocapas o como materiales nanoestrucutrados que están formados a partir de dos fases: nitruro de titanio y nitruro de silicio, es decir, el material se descompone en dos fases; la idea de este proyecto es fabricar multicapas por el método pulsado, que casi no ha sido reportado o estudiado para este tipo de material.

“El oxinitruro de titanio-silicio ha sido menos estudiado, se tienen pocos resultados publicados, es un material cuaternario que tiene mucha aplicación sobre todo en dispositivos electrónicos, porque una de sus características principales es que tiene altos valores de resistividad, lo que lo hace un material muy interesante y un fuerte candidato para la siguiente generación de barreras contra la difusión en dispositivos que utilizan la tecnología CMOS porque se mezclan los altos valores de dureza con altos valores de resistividad”, dijo.

Este proyecto recibió apoyo para su realización del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT) dentro de su convocatoria de Investigación Científica Básica 2006, con el objeto de instrumentar su contenido. De acuerdo con el organismo, se apoyaron únicamente propuestas de investigación científica básica de cierta prioridad que generen conocimiento de frontera y contribuyan a mejorar la calidad de la educación superior y a la formación de científicos y académicos.