Estudo de interfaces na deposição química de diamante, a partir da fase vapor, sobre carboneto de tungstênio sinterizado por cobalto.

• Autor(a) principal: Danilo Maciel Barquete
• Data de Publicação: 1997
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do ITA
• Texto Completo: http://www.bd.bibl.ita.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=1351
• topic: Deposição química a vapor; Diamantes; Superfícies de cristais; Fases de vapor; Reações químicas; Engenharia química; Engenharia de materiais

Devido à diferença de coeficientes de dilatação, são geradas tensões na interface entre o substrato WC-Co e o filme de diamante depositado. Além disso, o cobalto ligante tem efeitos negativos no processo, tanto dissolvendo átomos de carbono e inibindo a nucleação do diamante, quanto catalisando a formação de ligações sp2 entre os átomos de C, típicas da grafite, em detrimento da formação de ligações sp3, típicas do diamante. Neste trabalho, diversos métodos de preparação de interface foram desenvolvidos e aplicados, sendo avaliadas as características mecânicas da interface resultante, relativas à aderência do filme de diamante ao substrato e à tenacidade da superfície resultante. Os métodos de preparação de superfície utilizados tiveram por objetivo eliminar a ação negativa do cobalto. O primeiro fator avaliado para inibir a ação do cobalto foi a sua remoção, até uma profundidade controlada, da superfície de crescimento de diamante. Associadas à remoção do cobalto superficial, diversas variáveis tiveram que ser controladas, como a profundidade de erosão, o método adequado de erosão em termos de eficácia e uniformidade na remoção do cobalto, o retorno do cobalto à superfície, por difusão, durante o processo de crescimento, o efeito da temperatura de crescimento na difusão do cobalto, a fragilização da superfície pela remoção do ligante. Utilizando somente erosão profunda, da ordem de 30 mm, como método de preparação da superfície, obtivemos filmes de diamante aderentes sobre o substrato. Entretanto, o desempenho do substrato revestido não foi adequado, em virtude da fragilização da superfície pela remoção profunda do cobalto ligante. O mérito desta etapa foi o estabelecimento de um método de remoção de cobalto com controle sobre a profundidade de erosão e com uniformidade adequada. Com a verificação de que erosões profundas diminuem a tenacidade da superfície a níveis não aceitáveis, a próxima etapa consistiu na procura de um ou mais métodos, que associados a erosões mais superficiais, conduzissem a filmes aderentes. Outros métodos de modificação da superfície, como implantação iônica de baixa energia e descarburização com posterior recarburização, e também alterações na mistura gasosa com a inclusão de tetrafluoreto de carbono em diversos teores foram analisados em termos de contribuição individual ou associadas. Duas associações das variáveis citadas levaram a resultados expressivos: a) erosão superficial do cobalto e adição de tetrafluoreto de carbono na mistura gasosa e, b) erosão superficial do cobalto e implantação iônica de baixa energia. As cargas críticas de delaminação para as associações acima foram superiores 60 kgf (589 N). Esses resultados são extremamente significativos perante os resultados internacionais publicados.