Manufacture and optimization of nanostructured Cr-Al-N coatings produced by reactive magnetron sputtering (2021)
- Authors:
- Autor USP: AVILA, PEDRO RENATO TAVARES - EESC
- Unidade: EESC
- Sigla do Departamento: SMM
- Subjects: ESTRUTURAS METÁLICAS; REVESTIMENTOS; DESGASTE
- Keywords: Pulverização Catódica; Recobrimentos
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: A deposição de recobrimentos cerâmicos duros é fundamental na engenharia de superfícies como uma das estratégias para proteção de superfícies metálicas contra condições de desgaste severo em aplicações industriais. Dentre as opções de materiais disponíveis para essa finalidade, nitretos de metais de transição são algumas das mais comuns. Cr-Al-N apresenta interessantes propriedades mecânicas e de resistência à oxidação, sendo uma opção relevante. Além da escolha do material, a via de deposição é um importante parâmetro a ser levado em consideração e estudado em detalhes quando se desenvolve soluções de recobrimentos. Nesta tese, recobrimentos de Cr-Al-N foram depositados sobre substratos de aço inoxidável fazendo uso das técnicas de HiPIMS e dcMS. O impacto da escolha de técnicas e de seus parâmetros nas propriedades dos filmes foram investigados. Os recobrimentos apresentaram altos teores de N, provavelmente devido ao processo de envenenamento dos alvos ricos em Al durante a pulverização catódica reativa. As amostras produzidas usando alvos precursores com composição atômica de 70/30 % Al/Cr mostram propriedades mecânicas mais relevantes do ponto de vista de dureza e H3 /Er2 devido à adição de maiores quantidades de Al em solução sólida. Os filmes produzidos por HiPIMS apresentaram maior dureza e densificação em comparação aos produzidos por dcMS devido à maior taxa de ionização, e subsequente maior energia de deposição da técnica pulsada. Os nitretos foram fabricadosutilizando uma técnica recentemente desenvolvida, em que o substrato é continuamente oscilado na frente do alvo durante a deposição, garantindo a variação constante do ângulo de chegada do fluxo de material proveniente do alvo com relação à superfície da amostra. Esta técnica recebeu o nome de DGLAD (Dynamic Glancing Angle Deposition). A variação no ângulo de incidência do fluxo causa a formação de nanoestruturas ao longo do filme, com grãos apresentando formatos corrugados. Observou-se que estas estruturas geram gradientes de misorientations ao longo dos grãos, e em combinação com a natureza em zigue zague dos contornos de grãos são capazes de aumentar a dureza e a resistência ao desgaste dos recobrimentos, especialmente quando fabricados utilizando-se grandes limites de ângulos de oscilação. A técnica DGLAD se mostrou capaz de controlar positivamente o desempenho e a taxa de deposição dos filmes de Cr-Al-N, posicionando-se como uma importante alternativa para aplicações industriais
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2021
- Data da defesa: 24.03.2021
-
ABNT
AVILA, Pedro Renato Tavares. Manufacture and optimization of nanostructured Cr-Al-N coatings produced by reactive magnetron sputtering. 2021. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2021. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-14062021-090721/. Acesso em: 02 jun. 2024. -
APA
Avila, P. R. T. (2021). Manufacture and optimization of nanostructured Cr-Al-N coatings produced by reactive magnetron sputtering (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-14062021-090721/ -
NLM
Avila PRT. Manufacture and optimization of nanostructured Cr-Al-N coatings produced by reactive magnetron sputtering [Internet]. 2021 ;[citado 2024 jun. 02 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-14062021-090721/ -
Vancouver
Avila PRT. Manufacture and optimization of nanostructured Cr-Al-N coatings produced by reactive magnetron sputtering [Internet]. 2021 ;[citado 2024 jun. 02 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-14062021-090721/ - On improving wear resistance of Cr-Al-N coatings using dynamic glancing angle DC magnetron sputtering
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