Influência dos parâmetros operacionais na formação de filmes finos de TiCN - Gaudencio, Camila Benini (2024)
Nas últimas décadas, filmes finos de carboneto de titânio (TiC) e de carbonitreto de titânio (TiCN) foram amplamente estudados devido as suas propriedades mecânicas superiores, o que lhes confere grandes perspectivas de aplicações industriais, principalmente em ferramentas de corte. Em comparação aos filmes de TiN e TiC, o filme de TiCN exibe melhor resistência à degradação mecânica e à corrosão. Portanto, há a necessidade de um entendimento sobre os parâmetros operacionais empregados no processo de deposição deste material buscando aprimorar a aderência e a taxa de deposição. Neste escopo, este trabalho tem como objetivo estudar a influência da variação dos parâmetros operacionais na adição de nitrogênio, como gás adicional de trabalho, para a formação de filmes de TiCN aplicados por Magnetron Sputtering empregando alvos de carbono e titânio polarizados com fonte RF e DC, respectivamente. Foram produzidos filmes de TiC e TiCN, utilizando como substrato o aço SAE 4340 e a liga de Ti6Al4V, e caracterizados empregando as técnicas de DRX, espectroscopia Raman, perfilometria MEV/EDS, medição do ângulo de contato e scratch test. As amostras de TiC depositadas apresentaram filmes com espessura variando de 120 nm a 195 nm, abaixo da espessura esperada da ordem de 300 nm. O aumento da temperatura com o substrato de SAE 4340, a princípio, aumentou a espessura do filme devido à mobilidade dos átomos. Entretanto, maiores temperaturas diminuíram a espessura devido ao resputtering. O fluxo de nitrogênio se manteve baixo, pois maiores fluxos podem ocasionar fissuras no filme. Com a variação da tensão de polarização do filme foi observado que com maiores tensões negativas melhora a formação de estrutura cristalina, o que não ocorreu com o substrato da liga de Ti6Al4V. O TiCN depositado nas primeiras etapas teve boa aderência ao substrato de SAE 4340 em comparação ao substrato de titânio (Ti6Al4V), que sofreu delaminação manual. Entretanto, na deposição da multicamada Ti/TiN/TiCN, pelo ensaio de scratch test, o filme depositado obteve espessura de 490 nm, com alta cristalinidade, homogeneidade e boa aderência ao substrato. Pelo ensaio de ângulo de contato, o filme multicamada obteve a menor energia de superfície, ou seja, o filme com menor desgaste em relação com o substrato da liga de titânio e o filme de TiCN.