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Universidade Federal de Santa catarina (UFSC)
Programa de Pós-graduação em Engenharia, Gestão e Mídia do Conhecimento (PPGEGC)
Detalhes do Documento Analisado

Centro: Tecnológico

Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais

Dimensão Institucional: Pós-Graduação

Dimensão ODS: Ambiental

Tipo do Documento: Dissertação

Título: EFEITOS DA NITRETAÇÃO A PLASMA E COMPORTAMENTO TRIBOLÓGICO DE FILMES DE DLC EM SUBSTRATOS DE FERRO FUNDIDO CINZENTO E NODULAR

Orientador
  • JOSE DANIEL BIASOLI DE MELLO
Aluno
  • RENAN OSS GIACOMELLI

Conteúdo

Filmes finos de carbono amorfo, chamados diamond–like carbon (dlc), tem atraído a atenção da comunidade industrial e científica graças as suas excepcionais propriedades mecânicas e tribológicas. recentemente no laboratório de materiais (labmat) da ufsc, foi desenvolvido um processamento via pecvd (plasma enhanced chemical vapor deposition) para substratos de aço carbono. o processo consiste da nitretação e posterior deposição de um filme de dlc hidrogenado do tipo a–c:h, patenteado com o nome de ch?®. neste contexto, o entendimento da influência de materiais alternativos de substrato com potencial aplicação industrial nas propriedades dos filmes, durante e após o processamento pecvd, é essencial. dentre estes materiais, destacam-se os ferros fundidos cinzentos (fc) e ferros fundidos nodulares (fn) pela sua ampla gama de aplicações industriais, além da alta resistência mecânica à fadiga e ao desgaste em sua faixa de custo. todavia, um fator crítico para a utilização destes materiais como substratos para aplicação de revestimentos é a presença de descontinuidades na camada metálica superficial na forma de grafitas lamelares no caso do fc e esféricas no caso do fn. no presente estudo, foram investigadas as propriedades das camadas nitretadas e de dlc do processo ch?® aplicado ao fc e ao fn, com foco na influência dos diferentes tipos de grafitas na topografia após o processo e no desempenho tribológico dos filmes de dlc. amostras de ambos os materiais com a superfície polida foram tratadas com o processo ch?®, o qual gera alterações de grande magnitude em ambos os materiais, aumentando a rugosidade inicial média (sq) em três vezes para o fn e em cinco vezes para o fc. além disso, o processo causa o surgimento de elevações de até 20 ?m sobre as grafitas lamelares do fc. foi demonstrada a propriedade de bloqueio à difusão causada pelas lamelas de grafitas dependendo da sua orientação em relação à superfície através de análises de drx, eds em linha, mev e perfis de microdureza. desta forma, é possível afirmar que as grafitas com orientação inclinada em relação a superfície de tratamento são as mais críticas para o surgimento das elevações em fc. para o fn, o efeito dos nódulos de grafita na superfície se refletiu em diferentes profundidades das depressões na topografia associadas às mesmas, onde ocorreu um aumento significativo destas profundidades após a nitretação provavelmente associado ao processo de sputtering, e uma subsequente redução da profundidade das depressões devido a um efeito de preenchimento pelo filme de dlc. adicionalmente, foram realizados ensaios tribológicos de durabilidade a seco em atmosfera ambiente, onde ambos os materiais revestidos são submetidos à condições cada vez mais severas até a falha do filme. ambos materiais obtiveram valores de durabilidade (força normal x distância de deslizamento) semelhantes. todavia, os ensaios com fc apresentaram um coeficiente de atrito (cof) de 0,06 no regime de lubricidade, muito inferior ao cof nos ensaios com fn (cof = 0,14). através de ensaios de durabilidade interrompidos no regime de lubricidade, foi possível associar as diferenças no cof à formação de tribocamadas com fácil cisalhamento nas regiões efetivas de contato para o fc através de análises de mev, eds, espectroscopia raman e interferometria óptica de luz branca. estas tribocamadas provém de reações com a atmosfera à medida que os debris são formados a partir da pista e da esfera, cominuídos e se acumulam nas elevações presentes na topografia do material. debris semelhantes foram encontrados para o fn, porém estes não se localizam na região efetiva de contato, se acumulando nas depressões presentes no material e evitando a formação das tribocamadas associadas ao baixo atrito. finalmente, devido ao mecanismo de desgaste com desplacamentos associados às elevações na topografia, o filme de dlc em fc apresentou um volume desgastado três vezes superior ao em fn no ensaio interrompido analisado.

Pós-processamento: Índice de Shannon: 3.92672

ODS 1 ODS 2 ODS 3 ODS 4 ODS 5 ODS 6 ODS 7 ODS 8 ODS 9 ODS 10 ODS 11 ODS 12 ODS 13 ODS 14 ODS 15 ODS 16
3,85% 3,88% 5,27% 4,35% 4,39% 6,16% 8,34% 4,92% 9,46% 4,53% 6,52% 11,48% 6,64% 6,66% 6,21% 7,35%
ODS Predominates
ODS 12
ODS 1

3,85%

ODS 2

3,88%

ODS 3

5,27%

ODS 4

4,35%

ODS 5

4,39%

ODS 6

6,16%

ODS 7

8,34%

ODS 8

4,92%

ODS 9

9,46%

ODS 10

4,53%

ODS 11

6,52%

ODS 12

11,48%

ODS 13

6,64%

ODS 14

6,66%

ODS 15

6,21%

ODS 16

7,35%