En muchas operaciones industriales, los componentes de las maquinas o piezas que están en contacto se hallan sometidos a condiciones extremas de carga, fricción, temperatura o atmósfera variable. La investigación dirige sus esfuerzos hacia al desarrollo de nuevos recubrimientos multicomponentes capaces de aumentar su eficiencia protegiendo su superficie contra el desgaste y la oxidación, que ocasionan fallos ulteriores de funcionamiento. Mediante el control del tamaño y distribución de las fases componentes, la composición química y su microestructura en el rango nanométrico es posible obtener propiedades multifuncionales tales como baja fricción, dureza y estabilidad térmica.
En este proyecto se propone el desarrollo de tres tipos de recubrimientos nanoestructurados mediante el proceso de magnetron sputtering para aplicaciones protectoras en condiciones extremas o singulares de funcionamiento (presión, temperatura, atmósferas oxidantes, vacío, etc). Los sistemas elegidos comprenden cristales de materiales duros (nitruros o carburos) combinados con una segunda fase o elemento que mejore su comportamiento. De este modo se ensayarán recubrimientos nanocomposite formados por nanocristales de WC dispersos en una segunda fase amorfa de tipo calcogenuro (WS2 or WSe2) para su uso como lubricante sólido en aplicaciones espaciales o bajo atmósferas inertes. En el segundo caso, Y ó Zr serán usados como elementos dopantes dentro de recubrimientos de CrAlN con objeto de incrementar la resistencia a la oxidación a baja y alta temperatura, y el comportamiento tribológico, muy válido en numerosos sectores industriales tales como (herramientas de mecanizado, metalúrgico, aeronaútico, automoción, etc.). Finalmente, se desarrollaran recubrimientos nanocomposite duros y transparentes basados en la familia del Al-Si-N para protección de sistemas ópticos.
En todos los casos, el proyecto comprende su síntesis, caracterización estructural y química, así como su validación práctica en ensayos tribológicos y de oxidación que simulan las condiciones finales de operación. En el caso concreto de las capas duras y transparentes también se evaluarán sus propiedades ópticas. El estudio de la relación existente entre la microestructura y las propiedades medidas será un objetivo esencial puesto que permitirá una mayor comprensión de los mecanismos de actuación, y por ende, la optimización de tales sistemas nanoestructurados para su mejor aprovechamiento tecnológico.