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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.18.2016.tde-21072016-130822
Documento
Autor
Nome completo
Sandra dos Santos Vales
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2016
Orientador
Banca examinadora
Pinto, Haroldo Cavalcanti (Presidente)
Alvarez, Fernando
Droppa Junior, Roosevelt
Ramirez, Carlos Alberto Ospina
Zagonel, Luiz Fernando
Título em português
Influência dos pré-tratamentos de bombardeamento com íons de Xe+ e nitretação iônica no desgaste de revestimento de TiN
Palavras-chave em português
100Cr6
Desgaste
Filmes finos
Fonte Kaufman
IBSD
Implantação iônica
Nitretação a plasma
TiN
Resumo em português
A tendência mundial de se buscar a sustentabilidade econômica tem causado uma crescente demanda por novas técnicas e novos materiais que gerem: aumento da produtividade, maior velocidade de operação, aumento da vida útil de ferramentas e matrizes, e que reduzam o custo ambiental atual. Nesta busca a modificação de superfícies metálicas é um campo promissor e o bombardeamento com íons de Xe+ tem sido utilizada para texturizar a superfície do substrato, seja para o aumento da aderência de revestimentos com grande dureza ou para melhorar a difusão de N. Neste estudo são relatados os resultados obtidos de ensaios de dureza, desgaste, DRX (fases e tensão residual) e microscopias MEV, AFM e MET, efetuadas em amostras de aço 100Cr6 (globulizada) modificadas superficialmente por meio de bombardeamento com íons de Xe+ e revestimento duplex. Para esse fim, foram preparadas amostras combinando: bombardeamento com íons de Xe+ com energia de 400 e 1000 eV; implantação de N por feixe de íons e plasma pulsado; e deposição do revestimento de TiN por sputtering com diferentes temperaturas em um sistema reativo com N2-IBSD. Uma análise desses resultados permitiu constatar que o bombardeamento de íons de Xe+ gera refinamento de grãos, texturização, e aumenta a densidade de defeitos na estrutura cristalina na superfície tratada em função da energia utilizada. O bombardeamento de Xe+ com energia de 1000 eV melhorou o aprisionamento de nitrogênio e a difusão a 380°C (via feixe de íons) o que levou a formação dos nitretos γ'-Fe4N e ε-Fe2-3N. Enquanto que com energia de 400 eV levou a formação apenas do nitreto γ'-Fe4N. As propriedades adquiridas na combinação dos pré-tratamentos de bombardeamento de Xe+ com energia de 400 eV, nitretação a plasma pulsado (520°C) e a deposição do filme de TiN (500°C/240 min) levaram ao melhor desempenho no ensaio de desgaste.
Título em inglês
The influence of pre-treatment of the bombardment with Xe+ ions and ion nitriding in the wear of TiN coatings
Palavras-chave em inglês
100Cr6
IBSD
Ion implantation
Kaufmann source
Plasma nitriding
Thin films
TIN
Wear
Resumo em inglês
The global trend of seeking economic sustainability has caused a growing demand for new materials that generate: increased productivity, higher operating speed, increased service life of tools and dies, and to reduce the current environmental cost. In this search, the modification of metallic surfaces is a promising field and bombardment Xe+ ions has been used to texture the surface of the substrate, is to increase the tack coatings with high hardness or to improve the N diffusion. In this study are reported the results obtained from testing the hardness, wear, XRD (phase and residual stress) and microscopy SEM, AFM and TEM, made in 100Cr6 steel samples (globulized) surface modified by bombardment with Xe+ and duplex coating. To this end, samples were prepared by combining: bombardment Xe+ ions with energy of 400 and 1000 eV; N implantation by ion beam and pulsed plasma; and deposition of the TiN coating by sputtering at different temperatures in a N2 reaction system-IBSD. An analysis of these results helped to confirm that the bombardment of Xe+ ions produces grain refinement, texturing, and increases the defect density in the crystalline structure of the surface treated according to the energy used. Bombardment of Xe+ ions with energy 1000 eV improved nitrogen trapping and diffusion to 380°C (via ion beam) which led to the formation of γ'-Fe4N and ε-Fe2-3N nitrides. Whereas with energy 400 eV led to the formation of only γ'-nitride Fe4N. The properties acquired in the combination of the pre-treatments of Xe+ ions bombardment at 400 eV, pulsed plasma nitriding (520°C) and the deposition of TiN coating (500°C/240 min) leads to a superior performance in wear test.
 
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SandraVales_Tese.pdf (5.43 Mbytes)
Data de Publicação
2016-07-27
 
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