Evaluación de la resistencia a la corrosión de recubrimientos de ZrOxNy sobre acero inoxidable y/o silicio mediante técnicas electroquímicas

Abstract

Se hicieron crecer películas de oxinitruro de zirconio ZrOxNy sobre tres sustratos diferentes: acero inoxidable, Si (100) y vidrio, empleando tres técnicas distintas: spray pirólisis-nitruración (UPS-N), sputtering con radiofrecuencia (RF) y sputtering DC con magnetrón desbalanceado. Para cada una de ellas se optimizó las condiciones de depósito y se estudió la influencia de las mismas en las características estructurales y morfológicas del recubrimiento. Adicionalmente, se realizó la evaluación de la resistencia a la corrosión de las películas depositadas por los tres métodos en condiciones óptimas. Las películas crecidas mediante UPS-N presentan una estructura de zirconia tetragonal policristalina, con orientación preferencial en el plano (101), la cual, después de ser nitrurada en atmósfera de amoniaco anhidro a 1023K sufre dos procesos: una transición de la fase tetragonal a monoclínica y formación del oxinitruro de zirconio ZrOxNy policristalino con estructura romboédrica. Mediante sputtering RF crecen películas de oxinitruro de zirconio, con estructura monoclínica y orientación preferencial lo largo de los planos (-111) y por sputtering DC con magnetrón desbalanceado, la estructura es cúbica y el crecimiento preferente sobre el plano (222). Se demostró, a partir de las tres técnicas, que la estructura cristalina del recubrimiento depositado, depende de las condiciones de depósito y que el sustrato no ejerce influencia alguna sobre la misma. La funcionalidad de los recubrimientos, evaluada a partir de pruebas de corrosión, mediante las técnicas electroquímicas de polarización potenciodinámica y espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS), en NaCl al 3,5 % a temperatura ambiente muestra que el orden de resistencia a la corrosión es sputtering DCsputtering RFspray pirólisis-nitruración. Adicionalmente, en las películas de oxinitruro de zirconio depositadas por la técnica de sputtering RF, se estableció a partir de un estudio preliminar de biocompatibilidad, que las películas tienen una superficie más favorable que el sustrato (acero inoxidable 316L) para la adhesión y proliferación de células óseas de ratones de linaje lactantes. La adhesión y proliferación se incrementa en aproximadamente un 64% cuando el acero inoxidable 316L está recubierto con una película delgada ZrNxOy. La adhesión y proliferación de células es esencial en el proceso de osteointegración en la interfase tejido-biomaterial