Influência da tensão de deposição de intercamada contendo silício a partir de tetrametilsilano para a adesão de carbono amorfo hidrogenado em substratos ferrosos

• Autor(a) principal: Goldbeck, Michael Cristian
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UCS
• Texto Completo: https://repositorio.ucs.br/11338/11972
• topic: Engenharia química; Carbono - Aplicações industriais

Perdas energéticas por atrito representam uma parcela significativa de toda energia mundialmente produzida. Em contraponto, novas tecnologias e materiais são desenvolvidos constantemente pela comunidade científica. O diamond-like carbon, conhecido como DLC, é um desses materiais, destacando-se por possuir baixo coeficiente de atrito, alta dureza e inércia química. A quantidade de carbono sp² e sp³ e hidrogênio que este material possui influencia suas propriedades. Assim, há diferentes subdivisões para o DLC, como o carbono amorfo hidrogenado (a-C:H), carbono amorfo (a-C), carbono tetraédrico (ta-C), entre outros. A aplicação de filmes de DLC implica em um desafio científico: a baixa adesão em substratos ferrosos. Existem, atualmente, estratégias para contornar este problema, como, por exemplo, o uso de uma intercamada: um filme situado entre o DLC e o aço com a função de promover adesão. Este trabalho utilizou a técnica de deposição química de vapor assistida por plasma (PECVD) para depositar intercamadas contendo silício com diferentes potenciais elétricos a partir de tetrametilsilano (TMS) para a adesão de a-C:H em amostras de aço AISI 4140. Para caracterizar os filmes foram utilizadas as técnicas de espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de varredura (SEM/FEG), espectroscopia de raios X por dispersão de energia (EDS), espectroscopia de emissão ótica por descarga luminescente (GDOES), espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS). Testes de riscamento foram realizados em um tribômetro. Foi observado que a espessura da intercamada cresce de 400 a 600 V e decresce de 600 a 800 V. Para explicar este comportamento é proposto um mecanismo que considera a ionização, o sputtering e a dissociação. O aumento de tensão faz também com que a concentração de carbono aumente nas regiões mais profundas da intercamada e diminua nas regiões mais rasas, assim como contribui para a agregação de oxigênio nesta interface. Esse comportamento é atribuído à implantação iônica de carbono favorecida pela dissociação do TMS no plasma. Os filmes mais bem aderidos foram produzidos com a intercamada depositada à 400 V, possivelmente pelo maior teor de silício na interface intercamada/aço. [resumo fornecido pelo autor]