Análise do fluxo polimérico em micro cavidades revestidas com diamante

• Autor(a) principal: Santos, Cátia Sofia Castanheira dos
• Data de Publicação: 2013
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10773/12545
• topic: Engenharia mecânica; Moldagem por injecção; Termoplásticos; Filmes de diamante

Com o aumento da produção de micro-componentes é necessário vencer vários desafios tecnológicos presentes na adaptação do processo de moldação por injeção: desgaste da ferramenta moldante, elevada influência do mecanismo de transferência de calor, razão de aspeto das cavidades a preencher, reologia do material à escala micrométrica, entre outros. Uma possível solução passa por aplicar sistemas de revestimento avançados que contenham elevada dureza, elevada condutividade térmica, elevada capacidade de resistência ao choque térmico e baixo coeficiente de atrito. Neste trabalho, um postiço microestruturado foi revestido com nitreto de crómio (comercial) numa das vias de moldacão e revestido com nanodiamante na via oposta, através de uma metodologia adequada e da tecnologia deposição química a partir da fase de vapor por filamento quente (HFCVD). Este postiço foi posteriormente utilizado para a produção de micro-peças de polipropileno, com o objetivo de se analisar a posição relativa da linha de soldadura e, assim, avaliar o fluxo do polímero semicristalino fundido nas micro-cavidades. Numa primeira fase, analisaram-se através das técnicas de caracterização SEM e espetroscopia de Raman, a morfologia, a qualidade e as tensões presentes no filme de diamante obtido. Concluiu-se, que o tamanho médio dos grãos do filme de diamante é cerca de 100 nm, em que os seus cristais são homogéneos, formando um filme praticamente coalescente. O revestimento apresenta um espetro de Raman típico de um filme de diamante nanocristalino, contudo indicia estar sujeito à tração, por influência de fases não diamante nas fronteiras de grão. Parâmetros como o baixo fluxo de hidrogénio durante a deposição ou a baixa temperatura do substrato podem ter influenciado a qualidade e as tensões presentes no filme obtido. Por fim, analisou-se a posição das linhas de soldadura. Através do bloco de moldação com filme de diamante, apurou-se que a temperatura do fundido é a variável que maior influência tem sobre o avanço da frente de enchimento. A frente de enchimento parece beneficiar do revestimento, podendo tirar-se partido de condições de processamento mais controladas. Logo o diamante pode atuar como um "buffer" (amortecedor) de calor, enfraquecendo a influência do mecanismo de transferência de calor na interface polímero/molde na fase de enchimento da cavidade, permitindo um projeto do sistema de controlo de temperatura menos agressivo.