Estudios teóricos de crecimiento de películas delgadas de CNx y ZrNx para mejorar la durabilidad de herramientas de corte

Abstract

Las películas delgadas de nitruro de zirconio y de nitruro de carbono fueron simulados con los programas computacionales de TRIM y T-DYN: (i) Con el programa TRIM, se determinó el intervalo de la R(I/A) en el cual es posible depositar las películas delgadas. Este valor de la R(I/A) es menor o igual a 2,5 para nitruro de zirconio, mientras para nitruro de carbono los valores de la R(I/A) son menores a 3,30, 4,44 y 6,67 para energía de iones de 600, 400 y 200 eV, respectivamente, mostrando una dependencia energética. Sin embargo, en la literatura se reporta que la R(I/A) es menor que 2,63 para nitruro de carbono en el mismo rango de la energía, no habiendo la dependencia energética; en cambio, para nitruro de zironio, no se tiene ningún reporte experimental. Aquella diferencia para nitruro de carbono es debido al rendimiento sputtering químico, ya que no está incluido este fenómeno en el programa TRIM. (ii) Con el programa T-DYN, al comparar los valores teóricos y experimentales para nitruro de zirconio, se observa que el efecto de la R(I/A) sobre la composición química, C(N/Zr), puede ser explicado de la siguiente manera: en valores menores de la R(I/A), la incorporación de nitrógeno es proporcional a la R(I/A), por causa de la alta reactividad de nitrógeno inducidos por el haz de iones. La saturación de C(N/Zr) con el aumento de la R(I/A) se debe a que existe más nitrógeno en la superficie, siendo eyectados por desorpción y/o sputtering. Para películas de nitruro de carbono, el programa T-DYN no es adecuado para predecir la preparación de las películas, debido a que el rendimiento de sputtering químico, no incluido en el programa T-DYN, es más eficiente que el rendimiento de sputtering físico en la región de energía de estudio, sabiendo que el rendimiento de sputtering químico produce más compuestos volátiles difundidos y liberados a través de la superficie de la película.