La protección de las superficies frente a la temperatura, los fenómenos de oxidación o el desgaste ha logrado un progreso substancial mediante el desarrollo de nuevos materiales y recubrimientos con propiedades mejoradas tales como dureza extrema, baja fricción y tasas de desgaste, elevada resistencia ante la temperatura y la oxidación. Estas mejoras suponen un enorme ahorro de energía y reducción de costes debido a la vida media de los componentes mecánicos sin necesidad de sustitución, así como, a una reducción del impacto medioambiental. Este campo de investigación tiene una profunda repercusión en una gran variedad de sectores industriales (energía, herramientas de mecanizado, automoción, aeronáutico, metalurgia, etc.). El reto para la mayoría de estos procesos de funcionalización superficial residen en un control estricto de la micro y nanoestructura de la superficie y de las intercaras que hagan posible la aparición de nuevas propiedades y aplicaciones que la nanotecnología ofrece.
En este proyecto, se prepararán recubrimientos nanoestructurados para la protección de componentes sometidos a altas temperaturas y ambientes agresivos buscando un comportamiento mejorado. Este objetivo será abordado para tres diferentes aplicaciones que contribuirían a procesos energéticos más eficientes, energías renovables y soluciones para disminuir el impacto medioambiental. Basándonos en el sistema Cr-Al-N, se depositarán diferentes recubrimientos mediante la técnica de pulverización catódica reactiva cambiando la composición química (contenido en metal, incorporación de dopantes tales como Y o Si); microestructura; distribución de fases; arquitectura (multicapa/nanocomposite) o estructuras más complejas (tándem, multicapa en gradiente) sobre los sustratos apropiados dependiendo de la aplicación prevista: a) resistencia a la oxidación a alta temperatura (hasta 1000ºC) para herramientas; b) absorbedores solares selectivos estables térmicamente a medias (300-500ºC) y alta temperatura (>600ºC); resistencia a la corrosión para componentes en turbinas de vapor supercríticos (650ºC/100% vapor).
La investigación sobre los mecanismos de oxidación, transformaciones de fases, modificaciones estructurales, etc. serán objeto de un estudio detallado sobre los sustratos definidos para lograr un conocimiento fundamental sobre los procesos de degradación y los efectos protectores. El establecimiento de correlaciones entre las propiedades iniciales y el comportamiento funcional permitirá una mejor comprensión de los mecanismos de protección y por ende, una optimización de tales sistemas en forma de recubrimientos nanoestructurados para las aplicaciones previstas.
Palabras clave: Recubrimientos, alta temperatura, resistencia oxidación, corrosión, nanoestructurado, energía, absorbedor solar, multicapas
