| Journal: | Ingeniería y ciencia |
| Database: | PERIÓDICA |
| System number: | 000334925 |
| ISSN: | 1794-9165 |
| Authors: | Scharf, Thomas W1 Sequeda, Federico2 González, Juan Manuel Ruden, Alexander Restrepo, Johan |
| Institutions: | 1The University of North Texas, Denton, Texas. Estados Unidos de América 2Universidad del Valle, Cali, Valle del Cauca. Colombia |
| Year: | 2010 |
| Season: | Ene-Jun |
| Volumen: | 6 |
| Number: | 11 |
| Pages: | 159-176 |
| Country: | Colombia |
| Language: | Español |
| Document type: | Artículo |
| Approach: | Experimental, aplicado |
| Spanish abstract | Se depositaron películas delgadas de bisulfuro de tungsteno (WS2) y nanocompuestos de bisulfuro de tungsteno dopados con Titanio (WS2-Ti) sobre sustratos de silicio, variando la temperatura del substrato y la potencia de los blancos por medio de magnetrón co–sputtering, con el fin de obtener diferentes concentraciones de Ti en el nanocompuesto. Los recubrimientos fueron analizados por medio de difracción de rayos X (XRD), microscopía electrónica de barrido de alta resolución (HRSEM/EDS) y microscopía electrónica de transmisión de alta resolución (HRTEM), para observar el cambio en la cristalinidad y la morfología de los recubrimientos, con respecto al porcentaje de Ti inducido y el cambio en la temperatura del substrato. En el proceso co–sputtering, la inclusión de Ti previene la cristalización del WS2 formando nanocristales amorfos dispersos (1–3 nm). Las pruebas de fricción realizadas por medio de pin en disco (POD), a bajas temperaturas, muestran que los recubrimientos depositados a temperatura ambiente y bajas concentraciones de Ti (entre 5 y 14%at) poseen mejores tiempos de vida útil que los recubrimientos de WS2 puros, pero no se observaron cambios significativos en el coeficiente de fricción (COF). El mismo efecto se observa en las pruebas de fricción a alta temperatura (500°C) con cambios mayores en el COF. Para estudiar los mecanismos de lubricación sólida, se prepararon las muestras por medio de haz de iones focalizado (FIB) y se analizaron por medio de espectroscopia Raman determinando el comportamiento de la deformación en la superficie y la formación de productos triboquímicos en las huellas de desgaste. Observando la formación de WO3 en la superficie durante el desgaste (tribo–oxidación) y la transferencia del mismo a la contracara del par (generación de un tercer cuerpo). Dopar el material con Ti, produciendo un nanocompuesto, es un procedimiento que mejora las propiedades tribológicas del material en ambient |
| English abstract | Tungsten disulphide (WS2) and titanium doped tungsten disulphide (Ti-WS2) nanocomposites were deposited on silicon substrates, varying substrate temperature and target power, using magnetron co–sputtering in order to obtain different Ti contents in the nanocomposite. The films were analyzed using X-ray difraction (XRD), high resolution scanning electron micrscopy (HRSEM/EDS) and high resolution transmision electron microscopy (HRTEM) to observe the crystallinity and morphology behavior respect the induced Ti percentage and the substrate temperature variation. The inclusion of Ti on the co–sputtering process prevents the WS2 crystallization forming dispersed amorphous nanocrystals (1-3 nm). The friction tests performed in a Pin on Disk (POD) at low temperatures, shows that the room temperature and low Ti concentrations films (between 5 and 14%at) possesses higher life times that pure WS2 films but no significant changes in friction coefficients (COF) were observed. The same effect is determined in high temperature POD tests (500◦C) with higher changes in COF. To study solid lubricant mechanisms, samples prepared by focus ion bean (FIB), were analyzed by Raman spectroscopy, determining surface deformation and tribo-chemical compounds formation in the wear track. The formation of WO3 in the surface during wear (tribo–oxidation) and transfer to the counterface (third body generation) was observed. Ti doping, producing a nanocomposite, is a procedure that improves tribological properties of the material in humid and high temperature environments. Obtaining these improvements by means of element doping has been poorly studied in detail and a reaction mechanism is presented allowing the phenomena explanation using advanced novel analysis techniques like FIB |
| Disciplines: | Ingeniería |
| Keyword: | Ingeniería de materiales, Bisulfuro de tungsteno, Recubrimientos duros, Superlubricación, Fricción |
| Keyword: | Engineering, Materials engineering, Tungsten disulphide, Hard coatings, Superlubrication, Friction |
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