Surface modification study of took and high speed steel with functional and adherent TiN and ain films obtained by PVD reactive deposition / Estudo das modificações de superfícies de aços ferramenta e aços rápido com filmes funcionais e aderentes de TiN e de ain obtidos via deposição reativa por PVD

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

2005

RESUMO

As aplicações tecnológicas atuais de materiais são vastas, principalmente metais revestidos com filmes de nitretos. Nos últimos anos, muitas investigações tem sido realizadas com o objetivo de otimizar a aderência destes filmes em substratos de aços visando ampliar o seu campo de aplicações. Os filmes de nitretos compostos de cátions metálicos, especialmente de titânio, zircônio, cromo e alumínio, têm demostrado ser de grande interesse em aplicações onde são necessárias durezas superficiais, resistências à corrosão e ao cisalhamento altos. Entretanto, a aderência destes filmes tem sido a principal limitação para as aplicações tribológicas que exigem grande esforço mecânico superficial. Neste projeto foi proposto o estudo de técnicas de diluição da interface filme/substrato por: i) difusão ou interdifusão provocadas termicamente ativadas e ii) variação gradativa da composição química da interface filme-substrato (filmes funcionais). Foram estudados os filmes e as interfaces formados entre os filmes de TiN e AlN e os substratos de aços AISI M2 e AISI D6 (VC131). Na primeira etapa, foram produzidos dois tipos de filmes: de nitreto de titânio e de nitreto de alumínio. Os filmes de nitreto de titânio foram obtidos via deposição de TiN por arco catódico. Os filmes de nitreto de alumínio foram obtidos por PVD (deposição física de fase vapor) pelo uso de magnetron sputtering. Estes filmes foram caracterizados por: difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura por elétrons secundários e por elétrons retroespalhados (MEV), espectrometria por energia dispersiva de raios X (EDX), microscopia por força atômica (atomic force microscopy - AFM), por espectroscopia de retroespalhamento Rutherford (Rutherford backscattering - RBS) e ensaios por flexão em 4 pontos. Os resultados mostraram uma ótima aderência do filme de nitreto de titânio e péssima aderência do filme de nitreto de alumínio depositados em substratos de aços M2 e D6. Na segunda etapa, foram realizadas as deposições de filmes funcionais de nitreto de titânio e de nitreto de alumínio. Estes filmes funcionais foram obtidos usando deposição por magnetron sputtering. O objetivo principal deste projeto foi de obter interfaces diluídas, que são regiões onde as propriedades do filme e do substrato variam de forma gradativa. Estas interfaces formaram regiões de absorção das tensões mecânicas geradas pela interação entre o filme funcional depositado e o substrato. Todos os filmes foram caracterizados por difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura por elétrons secundários e secundários e por elétrons retroespalhados (MEV), espectrometria por energia dispersiva de raios X (EDX), espectroscopia de fotoelétrons por raios X (photoelectron spectroscopy - XPS), microscopia por força atômica (AFM), espectroscopia de retroespalhamento Rutherford (Rutherford backscattering - RBS), e ensaios por flexão em 4 pontos. Os resultados mostraram uma ótima aderência do filme funcional de nitreto de titânio e péssima aderência do filme funcional de nitreto de alumínio depositados em substratos de aços M2 e D6. Os susbstratos de aço rápido M2 apresentaram melhores resultados de crescimento de filmes e de aderência.

ASSUNTO(S)

thin films aluminum nitride interfaces filmes finos difusão space engineering and technology diffusion engenharia e tecnologia espacial interfaces nitreto de alumínio nitreto de titânio titanium nitride

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