MODIFICAÇÃO DA ESTRUTURA E DAS PROPRIEDADES DE FILMES DE TINx COM A CONCENTRAÇÃO DE NITROGÊNIO - Josieli Honorato (2025)
A aplicação de revestimentos é utilizada por diversos setores. Entre os diferentes tipos de revestimentos, os filmes cerâmicos destacam-se por melhorar propriedades funcionais de componentes, como dureza, resistência à corrosão e estabilidade térmica. Dentre esses, o nitreto de titânio (TiN) é amplamente estudado devido à sua alta dureza, resistência ao desgaste, estabilidade térmica e baixa resistividade elétrica. Tais propriedades são fortemente influenciadas pelos parâmetros adotados no processo de deposição, sendo essencial compreender como essas variáveis impactam as características finais dos filmes. Neste trabalho, filmes de TiNx (x < 1) foram obtidos utilizando a técnica grid-assisted magnetron sputtering. Os filmes foram depositados sobre substratos de alumínio da série 1000 e de silício, com e sem óxido nativo. Foram preparadas diferentes amostras variando-se a vazão de nitrogênio (N2) no gás de trabalho, com o objetivo de investigar a influência da concentração de nitrogênio no filme sob as propriedades estruturais, mecânicas, elétricas e ópticas. Os filmes obtidos foram caracterizados por difração de raios-X (DRX), espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X (XPS), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia de força atômica (MFA), nanoindentação, efeito Hall e espectrofotometria UV-Vis. A concentrações de nitrogênio atômico nos filmes variou entre 4,0 e 48,7 at.%. Para esta última, a razão atômica N/Ti foi de 0,95, indicando que x < 1; ou seja, trata-se de um filme levemente subestequiométrico.A estrutura e a composição dos filmes sofrem alterações com o incremento de nitrogênio, resultando primeiro em distorções na rede do Ti e depois mudanças nas fases cristalinas com a formação de TiN. Essas transformações influenciam as propriedades mecânicas. A dureza das amostras, por exemplo, aumentou de aproximadamente 4,4 GPa para TiN0,04 até 12,4 GPa para a amostra TiN₀,₉₅. A resistividade elétrica também apresentou uma tendência crescente com o aumento da incorporação de nitrogênio na rede do titânio, reduzindo a partir da formação de TiN. Quanto às propriedades ópticas, os filmes passaram de uma coloração prateada e brilhante para um aspecto prateado fosco, e, conforme a composição se aproximava da estequiometria, tornaram-se dourados, com alta refletância na região de maiores comprimentos de onda do espectro visível.