DEPOSICIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE RECUBRIMIENTOS DE CARBURO DE SILICIO DEPOSITADOS SOBRE UN ACERO INOXIDABLE POR LA TÉCNICA DE ABLACIÓN LÁSER / Deposition and Characterization of Silicon Carbide Coatings Deposited on Stainless Steel by the Technique of Abla

Resumen

El carburo de silicio posee un conjunto de propiedades físicas, químicas y mecánicas (e.g., alta resistencia mecánica,elevada dureza, excelente resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión y oxidación, estabilidad térmica, entre otras)que lo hacen un candidato importante en aplicaciones industriales (e.g. sellos mecánicos). Estas propiedades se deben fundamentalmente al enlace covalente entre silicio y carbono, así como también, a su coordinación tetraédrica. El mejoramiento de las propiedades de la superficie de los materiales es un área de constante estudio e interés. Por ellonuestro propósito es mejorar las propiedades de la superficie del acero inoxidable AISI 316L, al depositar una fina películade SiC usando una técnica conocida como ABLACIÓN LÁSER. Para ello, se utiliza un láser excimer de 248 nm, con unafluencia de 54 mJ / pulso , frecuencia de 0 - 40 Hz y duración de 25 ns. Los recubrimientos fueron caracterizados utilizandoDifracción de Rayos X (DRX), Raman, Microscopia Electrónica de Barrido (MEB), Energía de los Fotones de Rayos X ymicroindentación estática. Los patrones de DRX confirmaron la presencia del politipo 6H del carburo de silicio, lo cualfue corroborado por los resultados Raman donde se muestran los modos característicos transversales TO1 y TO2 yLongitudinal Óptico LO del SiC. Con la ayuda del MEB se pudo ver la morfología del recubrimiento mostrándose bienconformado y homogéneo, con un espesor ~ 0,16 μm, además las pruebas de microindentación indican que la dureza dela película depositada es del orden de ~ 2000 Hv. El análisis EDX sugiere la presencia de tres fases en el material depositado:SiC, C y Si.

ABSTRACT

Silicon carbide is an important material for industrial applications. Silicon carbide has a height strength, extremes hardness,and excellent wear resistance; but also has very good resistance to oxidation and corrosion, and height thermal stability.These properties are mainly due to the covalent bonds between Si and C atoms and to the tetrahedral coordination betweenthem. The enhancement of the surface properties is an area of constant study and interest. We used Pulsed Laser Ablation(PLA) to deposit a thin film of SiC on the stainless steel surface. The purpose of this work was the enhancement of thesurface properties of stainless steel AISI 316L. The ablation of the target material is carry out by an excimer laser with awave length of 248 nm, 54 mJ/pulse and frequency of pulse repetition between 0 and 40 Hz with pulse width of 25 ns. Thethin films were characterized using x-ray diffraction, Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Disperse X-ray (EDX)and vicker micro hardness. The diffraction pattern of the deposited films is in agreement with the pattern of SiC (politipo6H). The Raman spectroscopy results are in accord with the x-ray results. Secondary-electron images of SiC thin filmsshow a homogeneous film, very well conformed with a thick of ~0,16 μm. The vicker hardness of the films is around ~2000Hv. EDX analysis suggests the present of three phases in the as deposited material: SiC, C and Si. These results wereconfirmed with backscattering-electron images.

Keywords: silicon carbide, laser ablation, thin films.