Los recubrimientos de circona son utilizados en numerosas e importantes aplicaciones científicas y tecnológicas. Son utilizados en herramientas de corte, como barreras térmicas, en turbinas y motores de combustión, etc. En estas y otras aplicaciones los materiales trabajan en condiciones extremas, estando sometidos a tensiones de contacto, choques térmicos y agentes químicos que pueden provocar el fallo catastrófico del sistema. El objetivo principal del proyecto es el diseño, obtención y caracterización de recubrimientos de base ZrO2 mediante el uso de la técnica de deposición electroforética. Se estudiará y controlarán las suspensiones de partículas, así como el espesor, compacidad y microestructura de las capas depositadas sobre sustratos de acero inoxidable y níquel, investigando la influencia de tales factores en las características y propiedades de estos recubrimientos. A partir de aquí, se podrán establecer las líneas y pautas a seguir para el diseño controlado de estructuras resistentes y multifuncionales.Los objetivos de la Tesis son:- El objetivo principal del proyecto se centra en el diseño, fabricación y caracterización de recubrimientos de base ZrO2, mediante el uso de la técnica de deposición electroforética (EPD), con el fin de establecer las pautas a seguir en el diseño de estructuras más resistentes, tenaces y con mejores propiedades superficiales. Otros objetivos más concretos son los siguientes:- Preparación de suspensiones precursoras de base acuosa y/o alcohólica, utilizando partículas de ZrO2 dopado con Y2O3 de diferente morfología y granulometría, con el fin de optimizar las características electroforéticas de las suspensiones.- Optimización de las etapas de secado y tratamiento térmico de los recubrimientos que conduzcan a capas densas y de buena calidad estructural.- Caracterización superficial, microestructural y mecánica de los recubrimientos, así como de las interfases originadas, con el fin de de optimizar las características y funcionalidad de los recubrimientos.Para la realización de la Tesis se ha seguido la siguiente programación:1. Preparación y caracterización de suspensiones precursoras. (3 meses).Se prepararán suspensiones, dispersando polvos de ZrO2 en una disolución acuosa o reemplazando el agua por acetona, etanol, propanol o mezclas de estos disolventes en distintas relaciones volumétricas. Los valores de pH y potencial zeta de las suspensiones serán ajustados de forma conveniente para conseguir el óptimo depósito de las capas.2. Obtención de recubrimientos por EPD. Secado y tratamiento térmico. (6 meses).Se recubrirán sustratos de acero inoxidable AISI-310 y níquel que actuarán como cátodos, mientras que electrodos de platino o carbono serán utilizados como ánodos. Las suspensiones se mantendrán bajo agitación continua durante el proceso de depósito para asegurar la uniformidad de la suspensión y minimizar la sedimentación de las partículas. De este modo, las partículas serán depositadas sobre el cátodo, con voltajes que variarán en el rango de 5 a 100 V y tiempos de deposición desde 2 a 30 minutos. Las capas serán tratadas térmicamente en aire entre 300 ºC y 800 ºC durante 2 horas.3. Caracterización superficial, microestructural y mecánica de las capas. (6 meses).La topografía superficial de las capas será analizada por microscopía de fuerza atómica (AFM). Para el estudio de las interfases se utilizará la espectrometría de emisión óptica (GDOES) y difracción de rayos X. La caracterización microestructural de los recubrimientos será efectuada mediante microscopía óptica y microscopía electrónica de barrido (SEM). Se realizarán ensayos de ultramicrodureza Berkovich (con cargas entre 20 y 1000 mN) y nanoindentación (para cargas inferiores a 20 mN), así como ensayos de comportamiento tribológico de los recubrimientos, a partir de los cuales se determinará la adhesión del recubrimiento al sustrato, su coeficiente de fricción, así como la velocidad y resistencia al desgaste.4. Determinación de relaciones funcionales, resultados y conclusiones. (6 meses).En la última fase de la tesis se analizarán en conjunto los resultados experimentales, tratando de establecer las posibles interrelaciones entre las etapas anteriores; esto es, la conexión entre la síntesis y las propiedades de las películas depositadas; la compatibilidad, interacción y complementación entre las capas y los sustratos; así como las propiedades de los recubrimientos obtenidos en cada caso, especialmente aquellas que determinan su posible utilización en aplicaciones tecnológicas. Se ha utilizado la siguiente bibliografía, entre otros libros:- V. V. Srdic and R. P. Omorjan. Ceramics Intern. 27 (2001) 859-863.- J. Zhang and V. Desai. Surf. and Coating Tech. 190 (2005) 98-109.- Y. Castro, B. Ferrari, R. Moreno and A. Durán. Surf. and Coating Tech. 182 (2004) 199-203.- A. Díaz-Parralejo, R. Caruso, A. L. Ortiz and F. Guiberteau. Thin Solid Films. 458 (2004) 92-97.- E. Sánchez-González, P. Miranda, A. Díaz-Parralejo, et al. J. Mater. Res. 20 (2005) 1544-1550.- Y. Castro, A. Duran, R. Moreno and B. Ferrari. Adv. Mater. 14 (2002): 505-508.- S. Gonzalez, B. Ferrari, R. Moreno and C. Baudin.J. Am. Ceram. Soc. 88 (2005) 2645-2648.
