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Deposição e caracterização de multicamadas cerâmicas obtidas pelos processos High Power Impulse Magnetron Sputtering e Direct Current Magnetron Sputtering (2018)

  • Authors:
  • USP affiliated author: BERTOLI, GUSTAVO - EESC
  • School: EESC
  • Subjects: MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA; REVESTIMENTO DE SUPERFÍCIES
  • Keywords: Hard coatings; HiPIMS; Multicamadas; Multilayer; Recobrimentos duros; Sputtering
  • Language: Português
  • Abstract: Atualmente, a tendência de reduzir as emissões de poluentes atmosféricos e a necessidade econômica de minimizar as perdas por atrito e desgaste são aspectos que motivam diversos estudos na tentativa de melhorar o desempenho de componentes mecânicos. Os anéis de pistão são peças fundamentais em motores de combustão interna, contudo as novas legislações ambientais demandam elevadas solicitações térmicas e mecânicas, o que pode ocasionar a falha prematura dos anéis de pistão, provocando aumento das emissões e dos gastos com manutenção, além de queda no desempenho mecânico. Nesse contexto, a engenharia de superfícies fornece uma solução para melhorar o desempenho desses componentes, a utilização de recobrimentos duros. Recobrimentos multicamadas de CrN/CrAlN podem exibir elevados valores de dureza e resistência à corrosão, além de baixos níveis de tensão residual e rugosidade. Aliado a isso, a técnica de deposição High Power Impulse Magnetron Sputtering (HiPIMS) exibe resultados promissores, produzindo multicamadas densas e sem defeitos, com elevada dureza e resistência ao desgaste. Assim sendo, o presente trabalho utilizou um processo híbrido, que buscar aliar as potencialidades do método HiPIMS com a maior taxa de deposição do método Direct Current Magnetron Sputtering (dcMS), para depositar multicamadas de CrN/CrAlN. Foram produzidas amostras com diferentes valores de periodicidade (espessura de duas subcamadas consecutivas) com o objetivo de avaliar a influência desse parâmetro nas propriedades das multicamadas. As amostras foram caracterizadas pelas técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia de força atômica (MFA), difratometria de raios-X (DRX) e nanoindentação, a fim de correlacionar a morfologia e propriedades com as condições de deposição utilizadas. Primeiramente, foi constatado que o processo de deposiçãoexecutado no reator do Laboratório de Metalurgia Física da EESC-USP apresenta boa reprodutibilidade. A partir disso, a interpretação e análise dos resultados de MEV revelaram que os recobrimentos apresentaram estrutura colunar com aspecto cônico, mas sem diferença significativa no formato dos grãos, para as diferentes amostras. A análise de DRX mostrou que todos os recobrimentos são constituídos unicamente por uma fase cúbica de face centrada (CFC) formada por CrN, não foram evidenciadas fases formadas por Cr2N ou AlN, confirmando o alumínio como elemento substitucional. Por último, os três valores de periodicidade estudados (4,58; 6,67 e 17,00 nm) apresentaram nanodureza entre 22 e 25 GPa, semelhante aos valores encontrados na literatura, um indício de que o processo de deposição híbrido está corretamente configurado
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    Versão Publicada Bertoli_Gustavo_tcc.pdf Direct link
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    • ABNT

      BERTOLI, Gustavo. Deposição e caracterização de multicamadas cerâmicas obtidas pelos processos High Power Impulse Magnetron Sputtering e Direct Current Magnetron Sputtering. 2018. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2018. Disponível em: https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/e98379b3-ce5e-459c-8004-d4eec430dbad/Bertoli_Gustavo_tcc.pdf. Acesso em: 23 maio 2024.
    • APA

      Bertoli, G. (2018). Deposição e caracterização de multicamadas cerâmicas obtidas pelos processos High Power Impulse Magnetron Sputtering e Direct Current Magnetron Sputtering (Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação). Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/e98379b3-ce5e-459c-8004-d4eec430dbad/Bertoli_Gustavo_tcc.pdf
    • NLM

      Bertoli G. Deposição e caracterização de multicamadas cerâmicas obtidas pelos processos High Power Impulse Magnetron Sputtering e Direct Current Magnetron Sputtering [Internet]. 2018 ;[citado 2024 maio 23 ] Available from: https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/e98379b3-ce5e-459c-8004-d4eec430dbad/Bertoli_Gustavo_tcc.pdf
    • Vancouver

      Bertoli G. Deposição e caracterização de multicamadas cerâmicas obtidas pelos processos High Power Impulse Magnetron Sputtering e Direct Current Magnetron Sputtering [Internet]. 2018 ;[citado 2024 maio 23 ] Available from: https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/e98379b3-ce5e-459c-8004-d4eec430dbad/Bertoli_Gustavo_tcc.pdf

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