Estudo de lubrificação híbrida usando filmes de DLC com lubrificantes nas áreas espacial, automotiva e médica

• Ano de defesa: 2010
• Autor(a) principal: Romina Paula de Castro Costa
• Orientador(a): Vladimir Jesus Trava Airoldi
• Banca de defesa: Marcos Dias da Silva, Francisco Piorino Neto, João Roberto Moro, Francisco Cristovão Lourenço de Melo
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Ciência e Tecnologia de Materiais e Sensores
• País: BR
• Resumo em Inglês: Frequently it is observed that there are great energy losses due to wear from friction between moving parts in mechanical systems exposed to severe operation conditions, such as, satellite parts, automotive, prostheses, as well as in metallurgical materials used in mineral exploration . From this context, in order to improve the performance and to obtain a lower friction coefficient and wear, this thesis presents theoretical considerations of friction and wear of DLC films grown on Ti6Al4V titanium alloy and stainless steel 316L, F138 and 440 as well as the factors that influence outcomes in the presence of lubricating lubricants (deionized water, dimethylpolysiloxane, Fomblin and F1 Master 5W30 SAE oils, Ringer and saline solutions). The behavior of DLC film friction curves under environment strictly controlled showed a typical phenomenon of "\textit{running-in}", evidenced by region greater value in the friction coefficient, as well as, the stabilization of this process known as "\textit{steady-state}" and the tribofilm formation. The behavior of both phenomena among different liquids was also evidenced. The addition of liquid lubricant, polar or apolar, on DLC surface decreased or eliminated the "\textit{running-in}" period in the friction coefficient, as well as, the tribofilm formation. Increasing the temperature at 100°C provide tribofilm formation with sulfides and molybdenum oxides on DLC surface that reduced the wear. The increase of NaCl concentration in the saline solutions reduced the friction coefficient and wear to DLC/DLC and 440/DLC tribossystems. Therefore, the tribological study on DLC film surfaces under liquid lubricants, the influence of the applied load, the interfacial adhesion, substrate hardness and roughness, the solid and liquid lubricant lifetime and the tribochemistry system were an innovation in the lubricant study area. Also, it has contributed with new informations, because the performance of liquid lubricants on DLC surface is an issue not yet fully consolidated, and it is the great contribution of this work.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m19/2010/11.30.11.23

Frequentemente observa-se que há grandes perdas de energia por desgastes provenientes de atrito entre as partes móveis em sistemas mecânicos expostos a condições severas de operação, sejam em peças para satélites, automotivas, próteses, bem como em materiais metalúrgicos empregados na exploração de minérios. Partindo deste contexto, para melhorar o desempenho e com o intuito de obter um menor coeficiente de atrito e desgaste, o presente trabalho relata considerações teóricas de atrito e desgaste dos filmes de DLC crescidos sobre a liga de titânio Ti6Al4V e aços inoxidáveis 316L, F138 e 440; bem como os fatores que influenciam os mesmos na presença dos lubrificantes líquidos (água destilada, dimetilpolissiloxano, óleo Fomblin, óleo F1 Master 5W30 SAE, solução de Ringer e soluções salinas). O comportamento das curvas de atrito do filme de DLC em ar ambiente controlado mostrou fenômenos típicos de "\textit{running-in}", evidenciados por regiões de maior valor no coeficiente de atrito, bem como situações de estabilização deste processo conhecida como "\textit{steady-state}, juntamente com a formação de tribofilme. O comportamento desses fenômenos em meio a diferentes líquidos também foi evidenciado. A adição de um lubrificante líquido, seja polar ou apolar, na superfície do DLC reduziu e/ou eliminou o período de "\textit{running-in}" nas medidas de coeficiente de atrito, como também eliminou e/ou reduziu a formação de tribofilme. O aumento da temperatura do óleo F1 Master 5W30 SAE à 100°C proporcionou a formação de tribofilme composto por sulfetos e óxidos de molibdênio na superfície do filme de DLC, o que reduziu o desgaste. O aumento da concentração de NaCl nas soluções salinas reduziu o coeficiente de atrito e o desgaste para os tribossistemas DLC/DLC e 440/DLC. Assim sendo, o estudo tribológico com líquidos na superfície do filme de DLC em meio a lubrificantes líquidos, a influência da carga aplicada, da interface de adesão, a dureza do substrato, bem como sua rugosidade, o estudo da vida útil dos lubrificantes líquido/sólido e a triboquímica dos sistemas específicos constituíram uma inovação na área de estudo de lubrificantes. Contribuíram, também, com novas informações, pois a atuação de líquidos lubrificantes na superfície do DLC é um tema ainda não totalmente consolidado, sendo a grande contribuição deste trabalho.