Estudos de interfaces aplicadas por laser cladding para deposição de diamante CVD sobre aço inoxidável - André Contin (2017)
A união das propriedades únicas do diamante (maior dureza, baixo coeficiente de fricção e elevada resistência a corrosão) com o aço (elevada disponibilidade no mercado e minério com alta ocorrência na natureza) fornece uma nova solução para aplicações de aços em condições mecânicas criticas e em ambientes severos. No entanto, a deposição direta sobre aços produz filmes de baixa qualidade e de baixa adesão. As razões fundamentais para esses problemas são: o efeito catalítico do ferro, alta solubilidade do carbono no aço e a elevada diferença entre os coeficientes de expansão térmica entre o diamante e o aço. A maioria dos trabalhos publicados sobre a aplicação de filmes de diamante sobre aços utilizam os processos de PVD (Physical Vapor Deposition) e eletrodeposição para atuar como camada intermediária de bloqueio difusional. Nessa tese, o filme de diamante foi produzido sobre o aço com uma barreira de difusão depositada pelo processo de laser cladding. Nessa nova técnica, a irradiação do laser funde o pó pré-colocado e a superfície do substrato para criar a camada intermediária. Foram empregados os pós de carbeto de silício, de titânio e de cobre. Cada combinação de pós teve uma determinada função. Uma fina camada de SiC/Ti promoveu uma elevada densidade de nucleação do diamante. Uma espessa camada de SiC/Cu reduziu o estresse induzido pelo aço. As fases responsáveis pelo bloqueio difusional foram FeSi e Fe2SiTi. A deposição dos filmes de diamante foi realizada em um reator HFCVD (Hot Filament Chemical Vapor Deposition). As caracterizações das amostras incluíram as técnicas de Difração de Raios X, Espectroscopia de Espalhamento Raman, Microscopia Eletrônica de Varredura com Emissão de Campo, Indentação Rockwell. Os resultados mostraram que a incidência do laser dissociou parcialmente o pó de SiC formando as fases Fe2SiTi, FeSi e Cu3Si. Os resultados demonstraram que o revestimento intermediário de multicamadas promoveu uma acomodação térmica das tensões residuais no filme de diamante. Além disso, esse projeto introduziu o processo de laser cladding como um novo método para criar intercamadas para o crescimento de diamante CVD sobre aços inoxidáveis 304L.