Efeito da temperatura na estrutura físico-química de intercamadas depositadas a partir de HMDSO para adesão de DLC em aço
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Data
2016-08-09Orientador
Figueroa, Carlos Alejandro
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Filmes de diamond like carbon (DLC) apresentam uma combinação única de propriedades, como alta resistência ao desgaste e ultra-baixo coeficiente de atrito. Porém, sua aplicação de forma mais difundida para melhorar a eficiência energética na indústria automobilística ainda é negligenciada devido à baixa adesão desse material em aço e também porque o mercado ainda não aceita o patamar atual de preço das tecnologias para solucionar esse problema. Adesão satisfatória do DLC em aço pode ser alcançada por meio de intercamadas nanométricas contendo silício, que são particularmente benéficas para a diminuição do alto stress compressivo que contribui para a delaminação do filme no substrato. A intercamada viabiliza a adesão do DLC em aço devido à formação de duas interfaces com ligações químicas diferentes e complementares. Intercamadas de Si foram depositadas em diferentes temperaturas, de 50 °C a 500 °C a partir de uma mistura hexametildisiloxano (HMDSO)/Ar e o filme de DLC foi depositado a 80 °C a partir de C2H2 por uma técnica DC-PECVD de baixo custo assistida por confinamento eletrostático. As análises da microestrutura e o mapeamento químico foram realizados por MEV e EDS, respectivemante. O perfil químico em função da profundidade realizado por GD-OES. Dureza e cargas críticas foram determinadas por ensaios de nanoindentação e nanoscratch. Resultados mostram melhor adesão à medida que se aumenta a temperatura de deposição da intercamada de SiCx:H. Com o aumento da temperatura ocorre a remoção de H e O, tornando a intercamada cada vez mais inomogênea, com C concentrado na interface externa, a-C:H/SiCx:H e Si na interface interna, SiCx:H/Aço. Essa reestruturação permite a formação de maior quantidade de ligações C-C, mais fortes do que Si-C, na interface externa, a-C:H/SiCx:H. No interior da intercamada, a remoção de H e O permite que ocorra difusão de C para dentro da intercamada durante a deposição do filme de a-C:H. Consequentemente se formam mais ligações Si-C, o que reduz o stress compressivo da intercamada, beneficiando a adesão. Finalmente, um modelo atomístico é proposto para explicar os mecanismos de ligação e descolamento do DLC.