Estudo da obtenção e das propriedades dos filmes de TiN e TiC depositados sobre aços ferramentas AISI H13 e D2 nitretados e não nitretados. - Recco, Abel André Cândido (2008)
Filmes de nitreto de titânio e carbeto de titânio foram obtidos por deposição reativa via magnetron sputtering, utilizando como gases reativos, nitrogênio e metano, respectivamente. Foram depositados filmes de TiN e TiC, primeiramente sobre substratos de aços ferramenta AISI H13 e AISI D2 temperados e revenidos. Posteriormente, realizou-se o tratamento duplex de nitretação e deposição de TiN e TiC em reator híbrido, construído durante o presente trabalho. Os revestimentos foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura, difração de raios-X, espectrometria XPS e WDS e a rugosidade foi caracterizada por microscopia de força atômica. As propriedades mecânicas dos filmes foram determinadas utilizando a técnica de nanoindentação instrumentada, para avaliar a dureza(H), o módulo de elasticidade reduzido (E*), a recuperação elástica(we), a razão H/E* e a relação H3/E*2. Além disso, a adesão do filme ao substrato foi avaliada usando ensaios Rockwell e esclerometria linear. A resistência ao risco dos filmes depositados foi avaliada por nanoesclerometria instrumentada. O tratamento termoquímico de nitretação a plasma foi realizado em condições experimentais que inibem a formação da camada branca obtendo, assim, somente zona de difusão. Os resultados obtidos mostraram que quando os filmes de TiN e TiC são depositados sobre substratos não nitretados a adesão do filme cerâmico ao substrato metálico é baixa. O endurecimento do substrato, devido à nitretação a plasma, resultou em uma melhoria significativa na adesão(LC40 N) do filme de TiN sobre os substratos de aços ferramenta. Entretanto, o endurecimento prévio e o aumento da capacidade de suportar carga do substrato não constituem uma garantia de melhora de adesão do filme cerâmico ao substrato metálico. Para o filme de TiC depositado sobre aços ferramenta nitretados, a adesão(LC10 N) ao substrato foi baixa. A grande diferença entre as propriedades elastoplásticas, do filme de TiC e do substrato nitretado são as responsáveis pela baixa adesão. Este comportamento é semelhante ao observado para filmes de TiN e TiC depositados sobre os aços ferramenta não nitretados. Uma alternativa encontrada para melhorar a adesão dos filmes cerâmicos ao substrato foi a deposição de multicoberturas de TiN/TiC, depositados de modo a aumentar gradativamente os valores de H/E*, da relação H3/E*2 e da recuperação elástica obtendo, assim, um gradiente funcional destas propriedades. Em relação aos ensaios de nanoesclerometria conclui-se que a dureza não é por si só 2 determinante da profundidade residual no ensaio. Filmes com mesmo valor de dureza podem apresentar profundidades residuais diferentes. Nos ensaios de nanoesclerometria os filmes com altos valores de razão H/E*, da relação H3/E*2 e recuperação elástica possuem profundidades residuais menores.