Cátodos de boruros para materiales de recubrimiento mejorados

Plansee Composite Materials GmbH está colaborando con Oerlikon Surface Solutions AG y el Instituto de Ciencia y Tecnología de los Materiales de la Universidad de Tecnología de Viena para llevar a cabo una investigación sobre materiales de recubrimiento mejorados en uno de los laboratorios Christian Doppler.

Cátodos de boruro, desde arriba a la izquierda: CrB2, TaB2, VB2, TiB2, ZrB2, NB2 y W2B5

Los requisitos de los recubrimientos de protección son muy exigentes. Al fin y al cabo, su función consiste en aumentar la eficacia, la aptitud para el uso y la vida útil de componentes de precisión. Entre estos elementos, se encuentran herramientas de corte, aspas de turbinas y válvulas de la industria automovilística. Actualmente tenemos en marcha un programa intensivo de investigación sobre nuevos materiales de recubrimiento hechos a medida para satisfacer estos exigentes requisitos. Los recubrimientos a base de boruros parecen bastante prometedores. Su campo de aplicación es amplio y se utilizan, por ejemplo, como recubrimientos de protección contra la erosión y el desgaste, recubrimientos antióxido y recubrimientos de barrera térmica resistentes a temperaturas ultraelevadas. Pero todavía queda mucho por investigar, pues los materiales de recubrimiento a base de boruros deben conocerse en mayor profundidad si se les quiere dar un uso más amplio. Por esa razón, Plansee Composite Materials GmbH está investigando los diboruros ternarios en colaboración con Oerlikon Surface Solutions AG y el Instituto de Ciencia y Tecnología de los Materiales de la Universidad de Tecnología de Viena. Una parte de la investigación consiste en seleccionar combinaciones de diboruros y depositarlas de forma experimental para formar sistemas ternarios. Esto conlleva un proceso de cosputtering en el que se utilizan cátodos de diboruro de extrema pureza de Plansee Composite Materials GmbH, con materiales como CrB2, TaB2, VB2, TiB2, ZrB2, NB2 y W2B5. Dicho proceso abarca una amplia variedad de composiciones químicas para los recubrimientos y permite investigar sus propiedades.

Los recubrimientos de W1-xTaxB2 están resultando prometedores. La adición de hasta un 26 % de tántalo a la estructura de cristal α de WB2 elegida aumenta la estabilidad térmica de 800 °C a 1400 °C. El equipo de investigación dirigido por Paul Mayrhofer y Helmut Riedl fue capaz de ofrecer pruebas teóricas y empíricas de que este efecto se basa en la estabilización de la estructura cristalina mediante espacios. El equipo también demostró en varias publicaciones que la adición de tántalo no influyó de manera negativa en la elevada resistencia a la fractura de α-WB2. Esto es fundamental, ya que todavía no se han podido encontrar aplicaciones para la mayoría de los diboruros debido a su fragilidad. Gracias a las conclusiones obtenidas en esta investigación, Vincent Moraes, un estudiante de doctorado del equipo de investigación de la Universidad de Tecnología de Viena, recibió el galardón Gold Medal Award en la conferencia internacional ICMCTF que tuvo lugar en abril de 2018.


Podrá obtener más información sobre los boruros ternarios en el 83.º IUVSTA Workshop, que se celebrará en septiembre en Vadstena (Suecia).