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Metadados

%0 Thesis
%4 sid.inpe.br/MTC-m13@80/2005/10.26.11.13
%2 sid.inpe.br/MTC-m13@80/2005/10.26.11.13.13
%A Vieira, Rogério de Almeida,
%T Estudo das modificações de superfícies de aços ferramenta e aços rápido com filmes funcionais e aderentes de TiN e de AIN obtidos via deposição reativa por PVD
%D 2005
%E An, Chen Ying (presidente),
%E Nono, Maria do Carmo de Andrade (orientadora),
%E Cairo, Carlos Alberto Alves,
%E Nunes, Carlos Angelo,
%E Moura Neto, Carlos de,
%8 2005-08-16
%J Surface modification study of took and high speed steel with functional and adherent TiN and ain films obtained by PVD reactive deposition
%I Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
%C São José dos Campos
%K interfaces, filmes finos, nitreto de titânio, nitreto de alumínio, difusão, interfaces, thin films, titanium nitride, aluminum nitride, diffusion.
%X As aplicações tecnológicas atuais de materiais são vastas, principalmente metais revestidos com filmes de nitretos. Nos últimos anos, muitas investigações tem sido realizadas com o objetivo de otimizar a aderência destes filmes em substratos de aços visando ampliar o seu campo de aplicações. Os filmes de nitretos compostos de cátions metálicos, especialmente de titânio, zircônio, cromo e alumínio, têm demonstrado ser de grande interesse em aplicações onde são necessárias durezas superficiais, resistências à corrosão e ao cisalhamento altos. Entretanto, a aderência destes filmes tem sido a principal limitação para as aplicações tribológicas que exigem grande esforço mecânico superficial. Neste projeto foi proposto o estudo de técnicas de diluição da interface filme/substrato por: i) difusão ou interdifusão provocadas termicamente ativadas e ii) variação gradativa da composição química da interface filme-substrato (filmes funcionais). Foram estudados os filmes e as interfaces formados entre os filmes de TiN e AlN e os substratos de aços AISI M2 e AISI D6 (VC131). Na primeira etapa, foram produzidos dois tipos de filmes: de nitreto de titânio e de nitreto de alumínio. Os filmes de nitreto de titânio foram obtidos via deposição de TiN por arco catódico. Os filmes de nitreto de alumínio foram obtidos por PVD (deposição física de fase vapor) pelo uso de magnetron sputtering. Estes filmes foram caracterizados por: difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura por elétrons secundários e por elétrons retroespalhados (MEV), espectrometria por energia dispersiva de raios X (EDX), microscopia por força atômica (atomic force microscopy - AFM), por espectroscopia de retroespalhamento Rutherford (Rutherford backscattering - RBS) e ensaios por flexão em 4 pontos. Os resultados mostraram uma ótima aderência do filme de nitreto de titânio e péssima aderência do filme de nitreto de alumínio depositados em substratos de aços M2 e D6. Na segunda etapa, foram realizadas as deposições de filmes funcionais de nitreto de titânio e de nitreto de alumínio. Estes filmes funcionais foram obtidos usando deposição por magnetron sputtering. O objetivo principal deste projeto foi de obter interfaces diluídas, que são regiões onde as propriedades do filme e do substrato variam de forma gradativa. Estas interfaces formaram regiões de absorção das tensões mecânicas geradas pela interação entre o filme funcional depositado e o substrato. Todos os filmes foram caracterizados por difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura por elétrons secundários e secundários e por elétrons retroespalhados (MEV), espectrometria por energia dispersiva de raios X (EDX), espectroscopia de fotoelétrons por raios X (photoelectron spectroscopy - XPS), microscopia por força atômica (AFM), espectroscopia de retroespalhamento Rutherford (Rutherford backscattering - RBS), e ensaios por flexão em 4 pontos. Os resultados mostraram uma ótima aderência do filme funcional de nitreto de titânio e péssima aderência do filme funcional de nitreto de alumínio depositados em substratos de aços M2 e D6. Os susbstratos de aço rápido M2 apresentaram melhores resultados de crescimento de filmes e de aderência. ABSTRACT: The current technological applications of materials, mainly metals covered with nitride films are vast. In the last years, a lot of investigations have been made with the objective to optimize the adherence of these films in steels substrate seeking to enlarge its application fields. The nitride films based on metallic cations, as titanium, zirconium, chrome and aluminum, have demonstrated to be interesting for applications where are necessary higher surface hardness, corrosion and fracture resistance. However, the adherence of these films has been the main limitation for the tribological applications that demand high mechanic resistance. In this research it was proposed the study of techniques of interface dilution of film/substrate: i) diffusion or interdifusion provoked by temperature and ii) gradual variation of the chemical composition of the interface film-substrate (functional films). It was studied the films and interfaces formed between the TiN and AlN films and AISI M2 and AISI D6 (VC131) steel substrates. In the first stage, two types of films were produced: titanium nitride and aluminum nitride. The titanium nitride films were obtained by arc cathodic. The aluminum nitride films were obtained by magnetron sputtering. These films were characterized by X-rays diffraction (XRD), scanning electron microscope by secondary and backscattering electrons (SEM), energy dispersive spectrometry (EDS), atomic force microscopy (AFM) Rutherford backscattering (RBS), and bending test accomplished in 4 points. The results showed a excellent adherence of the titanium nitride film and poor adherence of the aluminum nitride film on M2 and D6 steel substrates. In the second stage, the functional films depositions of titanium nitride and aluminum nitride were accomplished. These functional films were obtained through magnetron sputtering. The main objective of this project was creating of diluted interfaces which are areas where the properties of the film and substrate vary in a gradual way. These interfaces formed areas of mechanical tensions absorption generated by the deposited functional film. All the films were characterized by X-rays diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), energy dispersive spectrometry (EDS), X-rays photoelectron spectroscopy (XPS), atomic force microscopy (AFM), Rutherford backscattering (RBS), and bending test accomplished in 4 points. These results showed a great adherence of the nitride titanium functional film and little adherence of the nitride aluminum functional film deposited in M2 and D6 steel substrates. The M2 speed steel substrate presented a better growth and adherence.
%P 209
%@language pt
%9 Tese (Doutorado em Ciência e Tecnologia de Materiais e Sensores)
%3 publicacao.pdf


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