Influência dos parâmetros operacionais na formação de filmes finos de TiCN
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Tipo
Tese
Data de publicação
2024-04-11
Periódico
Citações (Scopus)
Autores
Gaudencio, Camila Benini
Orientador
Lima, Carlos Roberto Camello
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Membros da banca
Massi, Marcos
Petraconi Filho, Gilberto
Oliveira, Carlos Alberto Monesi de
Stryhalski, Joel
Petraconi Filho, Gilberto
Oliveira, Carlos Alberto Monesi de
Stryhalski, Joel
Programa
Engenharia de Materiais e Nanotecnologia
Resumo
Nas últimas décadas, filmes finos de carboneto de titânio (TiC) e de carbonitreto de titânio (TiCN) foram amplamente estudados devido as suas propriedades mecânicas superiores, o que lhes confere grandes perspectivas de aplicações industriais, principalmente em ferramentas de corte. Em comparação aos filmes de TiN e TiC, o filme de TiCN exibe melhor resistência à degradação mecânica e à corrosão. Portanto, há a necessidade de um entendimento sobre os parâmetros operacionais empregados no processo de deposição deste material buscando aprimorar a aderência e a taxa de deposição. Neste escopo, este trabalho tem como objetivo estudar a influência da variação dos parâmetros operacionais na adição de nitrogênio, como gás adicional de trabalho, para a formação de filmes de TiCN aplicados por Magnetron Sputtering empregando alvos de carbono e titânio polarizados com fonte RF e DC, respectivamente. Foram produzidos filmes de TiC e TiCN, utilizando como substrato o aço SAE 4340 e a liga de Ti6Al4V, e caracterizados empregando as técnicas de DRX, espectroscopia Raman, perfilometria MEV/EDS, medição do ângulo de contato e scratch test. As amostras de TiC depositadas apresentaram filmes com espessura variando de 120 nm a 195 nm, abaixo da espessura esperada da ordem de 300 nm. O aumento da temperatura com o substrato de SAE 4340, a princípio, aumentou a espessura do filme devido à mobilidade dos átomos. Entretanto, maiores temperaturas diminuíram a espessura devido ao resputtering. O fluxo de nitrogênio se manteve baixo, pois maiores fluxos podem ocasionar fissuras no filme. Com a variação da tensão de polarização do filme foi observado que com maiores tensões negativas melhora a formação de estrutura cristalina, o que não ocorreu com o substrato da liga de Ti6Al4V. O TiCN depositado nas primeiras etapas teve boa aderência ao substrato de SAE 4340 em comparação ao substrato de titânio (Ti6Al4V), que sofreu delaminação manual. Entretanto, na deposição da multicamada Ti/TiN/TiCN, pelo ensaio de scratch test, o filme depositado obteve espessura de 490 nm, com alta cristalinidade, homogeneidade e boa aderência ao substrato. Pelo ensaio de ângulo de contato, o filme multicamada obteve a menor energia de superfície, ou seja, o filme com menor desgaste em relação com o substrato da liga de titânio e o filme de TiCN.
Descrição
Palavras-chave
carboneto de titânio , nitrogênio , carbonitreto de titânio , filmes finos , deposição física de vapor , magnetron sputtering