Deposição de diamante CVD sobre aço 304 com interface de sic obtida por laser cladding

• Ano de defesa: 2014
• Autor(a) principal: André Contin
• Orientador(a): Evaldo José Corat, Getúlio de Vasconcelos
• Banca de defesa: Divani Barbosa Gavinier, Luis Francisco Bonetti
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Ciência e Tecnologia de Materiais e Sensores
• País: BR
• Resumo em Inglês: The use of CVD diamond films on steel substrates is an application of great interest due to their unique properties. The use of CVD diamond film as a protective film generates an increase in surface hardness, thermal conductivity and reduced friction and, consequently, better corrosion protection. Despite the difficulties still encountered in terms of adhesion between diamond films and steel substrates, low cost-benefit ratio of the coating with synthetic diamond is advantageous and, therefore, desired. The objective of this work was to deposit CVD diamond films adherents in 304 stainless steel substrates using a new technique of forming intermediate barrier, made by laser cladding process. In this technique, a thin layer of powder is irradiated and melted by a laser beam in order to melt the powder layer and the surface layer of the substrate to create the coating. The parameters control of the laser beam allows the creation of homogeneous layers of coating, in relatively large areas in seconds. In this work, we used the powdered silicon carbide (SiC) to create an intermediate layer. Before the diamond growth, the samples were subjected to the process of seeding with diamond dust. The deposition of diamond films was carried out in a reactor HFCVD (Hot Filament Chemical Vapor Deposition) with different concentrations of gases for microcrystalline and nanocrystalline films. As part of the results obtained, the Rockwell indentation test showed the improvement of adhesion of diamond films on substrates. The scanning electron microscopy (SEM) revealed the morphology of the diamond films. The X-ray diffraction identified the crystalline phases of the SiC layer. The level of residual stress of the diamond films and the adhesion of the SiC layer were evaluated by Raman spectroscopy and microscratch test, respectively.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m19/2014/02.10.19.52

O emprego de filmes de diamante CVD em substratos de aço é uma aplicação de grande interesse devido às suas propriedades ímpares. O uso do diamante CVD como filme protetor, gera um aumento da dureza superficial, da condutividade térmica e na redução do atrito, e consequentemente, melhor proteção à corrosão. Apesar das dificuldades ainda encontradas em termos de aderência entre filmes de diamante e substratos de aço, a baixa razão custo-benefício do recobrimento com diamante sintético é vantajosa e, portanto, almejada. O objetivo deste trabalho foi o de depositar filmes de diamante CVD aderentes em substratos de aço inox 304, utilizando uma nova técnica de formação de barreira intermediária, realizada pelo processo de laser cladding. Nesta técnica, uma fina camada de pó é irradiada e fundida por um feixe de laser com o propósito de fundir a camada de pó e a camada superficial do substrato para criar o recobrimento. O controle dos parâmetros do feixe do laser permite a criação de camadas homogêneas de recobrimento, em áreas relativamente grandes, em poucos segundos. Neste trabalho, utilizou-se o pó de carbeto de silício (SiC) para criar a camada intermediária. Antes do crescimento de diamante, as amostras foram submetidas ao processo de semeadura com pó de diamante. A deposição dos filmes de diamante foi realizada em um reator HFCVD (Hot Filament Chemical Vapor Deposition) com diferentes concentrações de gases para filmes microcristalinos e nanocristalinos. Como parte dos resultados obtidos, o teste de indentação Rockwell mostrou a melhoria da adesão dos filmes de diamante nos substratos. A microscopia eletrônica de varredura (MEV) revelou a morfologia dos filmes de diamante. Por difração de raios-X foi identificada as fases cristalinas da camada de SiC. O nível de tensão residual dos filmes de diamante e o de aderência da camada de SiC foram avaliados pela espectroscopia Raman e ensaio de microscratch, respectivamente.