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The goal of this work was to study electrochemical behaviour in corrosion-erosion conditions for Ti(CN)/TiNb(CN) multilayer coatings having 1, 50, 100, 150 and 200 bilayer periods on AISI 4140 steel substrates by using a multi-target magnetron reactive sputtering device, with an r.f. source (13.56 MHz), two cylindrical magnetron cathodes and two stoichiometric TiC and Nb targets. The multilayers were evaluated by comparing them to corrosion, erosion and erosion corrosion for a 30º impact angle in a solution of 0.5 M NaCl and silica, analysing the effect of impact angle and the number of bilayers on these coatings' corrosion resistance. The electrochemical characterisation was performed using electrochemical impedance spectroscopy for analysing corrosion surface; surface morphology was characterised by using a high-resolution scanning electron microscope (SEM). The results showed a decreased corrosion rate for multilayer systems tested at 30°.

Wear and tribological behavior of [HfN/VN]n multinanolayers deposited via magnetron sputtering has been exhaustively studied in this work. Enhancement of both hardness and elastic modulus up to 37 GPa and 351 GPa, respectively, was observed as bilayer periods in the coatings were decreased. The sample with a bilayer period (Λ) of 15 nm and bilayer number n = 80, showed the lowest friction coefficient (∼0.15) and the highest critical load (72 N), corresponding to 2.2 and 1.38 times better than those values for the coating deposited with n = 1, respectively. Taking into account the latest results of tungsten carbide (WC) inserts were used as substrates to improve the mechanical and tribological properties of [HfN/VN]n coatings as a function of increased interface number and to manage higher efficiency of these coatings in different industrial applications, like machining and extrusion. Their physical, mechanical, and tribological characteristics were investigated, including cutting tests with AISI 1020 steel (workpiece) to assess wear as a function of the bilayer number and bilayer period. A comparison of the tribological properties revealed a decrease of flank wear (approximately 24%) for WC inserts coated with [HfN/VN]80 (Λ =15 nm), when compared to uncoated tungsten carbide inserts. These results demonstrate the possibility of using [HfN/VN] multilayers as new coatings for tool machining with excellent industrial performance. RESUMEN Se ha estudiado de forma exhaustiva en este trabajo el desgaste y el comportamiento tribológico de multinanocapas ( HfN / VN) depositados mediante pulverización catódica magnetrón. El mejoramiento de la dureza y el módulo de elasticidad de hasta 37 GPa y 351 GPa, respectivamente, se observaron cómo períodos de dos capas en los que se disminuyó el revestimiento. La muestra con un período de bicapa ( Λ ) de 15 nm y el número de bicapa n = 80 mostró el coeficiente más bajo de fricción ( ~ 0,15 ) y la más alta carga crítica ( 72 N ) , correspondiente a 2,2 y 1,38 veces mejor que los valores para el revestimiento depositado con n = 1 , respectivamente. Teniendo en cuenta los últimos resultados de los insertos de carburo de tungsteno (WC), estos fueron utilizados como sustratos para mejorar las propiedades mecánicas y tribológicas de [ HfN / VN] n recubrimientos en función del aumento del número de interfaz y para gestionar de esta manera una mayor eficiencia de estos recubrimientos en diferentes sectores industriales, como el mecanizado y la extrusión . Sus características físicas, mecánicas, y tribológicas fueron investigadas, incluyendo las pruebas de corte con AISI 1020 acero (pieza de trabajo); para evaluar el desgaste como una función del número de bicapa y el período de bicapa. Una comparación de las propiedades tribológicas reveló una disminución del desgaste de flanco (alrededor de 24 %) para las inserciones WC recubiertas con [HfN / VN ] 80 (Λ = 15 nm), cuando es comparado con los sistemas de carburo de tungsteno insertados y sin recubrir . Estos resultados abren la posibilidad de utilizar [HfN / VN ] multicapas como nuevos recubrimientos para el mecanizado de herramientas con un excelente rendimiento industrial.

AlN films were deposited by pulsed laser deposition (PLD) using an Nd: YAG laser (λ = 1064 nm). The films were deposited in a nitrogen atmosphere as working gas; the cathode was an aluminium high purity (99.99%) target. The films were deposited using 7 J/cm² laser fluence for 10 minutes on silicon (100) substrates. The working pressure was 9x10-3 mbar and the substrate temperature was varied from 200ºC to 630ºC. The thickness measured by profilometer was 150 nm for all films. Moreover, surface acoustic wave (SAW) devices with a Mo/AlN/Si configuration have been fabricated using AlN-buffer and Mo Channel. The films' morphology and composition were studied using scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray analysis (EDX), respectively. The films' optical reflectance spectra and colour coordinates were obtained by optical spectral reflectometry in the 400-900 cm-1 range using an Ocean Optics 2000 spectrophotometer. The present work found clear dependence on morphological properties, reflectance, dominant wavelength colour purity, frequency response and acoustic wave speed in terms of the temperature applied to the substrate. About 30% reduction in reflectance was observed and increased acoustic wave speed of about 1.3 % when the temperature was increased from 200ºC to 630ºC. Películas de AlN fueron depositados por la técnica de deposición por láser pulsado (PLD), utilizando un láser Nd: YAG con una longitud de onda de 1064 nm. Las películas fueron depositadas en una atmósfera de nitrógeno como gas de trabajo; como cátodo se usó aluminio de alta pureza (99,99%). Las películas fueron depositadas con una fluencia del láser de 2,28 J/cm2 durante 10 minutos sobre sustratos de silicio (100). La presión de trabajo fue de 9 x 10-3 mbar y la temperatura del sustrato se varió desde 200 ºC a 630 ºC. El espesor medido por perfilometría fue de 150 nm para todas las películas. Además se fabricaron los dispositivos de ondas acústicas de superficie (SAW) con una configuración Mo/AlN/Si, empleando AlN-bufer y un canal de Mo. La morfología y la composición de las películas se estudiaron mediante microscopía electrónica de barrido (MEB) y energía dispersiva de rayos X de análisis (EDX), respectivamente. Los espectros de reflectancia óptica y color de coordenadas de las películas se obtuvieron por la técnica óptica reflectometría espectral en el rango de 400-900 cm-1 por medio de un espectrofotómetro Ocean Optics 2000. En este trabajo se encontró una clara dependencia de las propiedades morfológicas, reflectancia, pureza dominante, longitud de onda del color, la respuesta de frecuencia y velocidad de la onda acústica en términos de la temperatura aplicada al sustrato. Se observó una reducción en la reflectancia de aproximadamente 30% y aumento de velocidad de la onda acústica de aproximadamente 1,3% cuando la temperatura se incrementó desde 200 ºC a 630 ºC.

The goal of this work was to study electrochemical behaviour in corrosion-erosion conditions for Ti(CN)/TiNb(CN) multilayer coatings having 1, 50, 100, 150 and 200 bilayer periods on AISI 4140 steel substrates by using a multi-target magnetron reactive sputtering device, with an r.f. source (13.56 MHz), two cylindrical magnetron cathodes and two stoichiometric TiC and Nb targets. The multilayers were evaluated by comparing them to corrosion, erosion and erosion corrosion for a 30º impact angle in a solution of 0.5 M NaCl and silica, analysing the effect of impact angle and the number of bilayers on these coatings' corrosion resistance. The electrochemical characterisation was performed using electrochemical impedance spectroscopy for analysing corrosion surface; surface morphology was characterised by using a high-resolution scanning electron microscope (SEM). The results showed a decreased corrosion rate for multilayer systems tested at 30°. El objetivo de este trabajo es el de estudiar el comportamiento electroquímico bajo condiciones de corrosión-erosión a los recubrimientos multicapas de Ti(CN)/TiNb(CN) con periodos de 1, 50, 100, 150 y 200 bicapas depositadas en sustratos de acero AISI 4140, mediante un sistema magnetrón sputtering con r.f reactivo (13.56 MHz) y dos cátodos cilíndricos con estequiometría de los blancos de TiC y Nb. Las multicapas se evaluaron al comparar la corrosión, la erosión y la corrosión-erosión para un ángulo de impacto de 30° en una solución de 0,5 M NaCl y sílice, y al analizar el efecto del ángulo de impacto y el número de bicapas en función de la resistencia a la corrosión. La caracterización electroquímica se realizó mediante la técnica de espectroscopia de impedancia electroquímica para evaluar el proceso de corrosión en la superficie; la morfología superficial se caracterizó con la utilización de un microscopio electrónico de barrido (SEM). Los resultados muestran una disminución en la tasa de corrosión para los sistemas multi-capa ensayada a 30°.