Diamante nanocristalino CVD sobre graus WC-Co submicrométricos

• Autor(a) principal: Pires, Filipe de Sousa
• Data de Publicação: 2011
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10773/7880
• topic: Engenharia de materiais; Filmes de diamante - Revestimentos; Deposição química de vapor; Ferramentas cortantes; Tribologia

O diamante possui propriedades mecânicas, térmicas e eléctricas excepcionais que o tornam um material de eleição para várias aplicações. A deposição de filmes finos de diamante CVD encontrou uma das suas mais promissoras aplicações na área das ferramentas de corte. Devido à elevada dureza, estes revestimentos são muito interessantes para aplicações tribológicas. O objectivo deste trabalho consistiu no estudo da adesão de revestimentos de diamante obtidos pela técnica de HFCVD em substratos de metal submicrométricos. Estudou-se o efeito de diferentes teores de cobalto e tamanhos de grão de WC. Foram realizados ataques químicos de modo a preparar a superfície de WC-Co para a deposição de diamante, minimizando assim o efeito prejudicial do cobalto e melhorando a ancoragem mecânica do diamante. Produziram-se assim amostras com vários tipos de revestimento, nomeadamente, diamante microcristalino (MCD) e diamante nanocristalino facetado (f-NCD). Através das técnicas de microscopia electrónica de varrimento, espectroscopia de Raman, perfilometria e microscopia de força atómica, foi possível caracterizar os diferentes substratos e filmes de diamante. Foi estudado o comportamento tribológico dos diversos filmes, na forma de pares homólogos do tipo movimento linear alternativo esfera-sobre-disco, na ausência de lubrificação. O revestimento MCD mostrou ter uma rugosidade superficial maior, proporcionando valores de atrito inicial superiores mas cargas críticas de delaminação maiores. O substrato MD22 (combinação do maior tamanho de grão WC e maior teor de cobalto) apresentou os melhores resultados na avaliação da adesão através de testes de indentação estática (cargas superiores a 1000 N) e apresentando os valores mais altos de cargas suportadas nos ensaios tribológicos (30N e 50N para os filmes f-NCD e MCD, respectivamente). Os coeficientes de desgaste obtidos nas placas em testes curtos (2 h) foram na ordem de grandeza de 10-7 mm3 N-1 m-1 para os filmes MCD e f-NCD sobre os diferentes graus de metal duro, denotando um regime de desgaste suave. Nos ensaios longos (16 horas), verificou-se uma tendência da diminuição dos valores de coeficiente de desgaste para uma ordem de grandeza de 10-8 mm3 N-1 m-1.