Efeito protetivo produzido pela aplicação de um filme de carbono amorfo na superfície de um ferramental para conformação

Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais - FC

Neste trabalho foi investigado o efeito protetivo produzido pela deposição de um filme de Carbono Amorfo Hidrogenado (a-C;H) sobre a a superfície de uma ferramenta de conformação coberta com Nitreto de Titânio (TiN). A força necessária para conformar o material é relativamente alta, em torno de algumas toneladas. Os Filme de a-C;H foram aplicados com o objetivo de reduzir o atrito entre as superfícies da ferramentas de conformação e do material a ser conformado, podendo também gerar um ganho pela redução ou eliminação da lubrificação aplicada na fita na forma de fosfato de zinco ou de óleo de repuxo. As amostras foram construídas a partir do aço Ferramenta AISI M2, através dos processos de usinagem mole, tratamento térmico, retifica a lapidação com subseqûente aplicação da camada de TiN através do processo PVD (Physical Vapor Deposition). Também foi utilizado como subtrato discos de aço AISI M2 sem a camada TiN. As amostras foram inicialmente limpas em um processo de lavagem po ultra-som e subseqüentemente por uma procedimento a plasma. Os filmes foram depositados utilizando-se plasmas de baixas temperaturas de misturas de hidrocarbonetos e gases nobres. Foi utilizada a técnica híbrida de implantação iônica e deposição por imersão em plasmas (IIDIP), aplicando-se pulsos de alta tensão negativa à amostras para promover a deposição mediante a implantação iônica. Neste caso, o acetileno (C2H2) diluído em argônio foi utilizado como mistura precursora da formação do filme. Foi investigado o efeito da amplitude dos pulsos de polarização e da pressão dos gases do plasma nas propriedades dos filmes. As espectroscopias no infravermelho e Raman foram empregadas para se avaliar a composição química e a microestrutura dos filmes. Verificou-se nos espectros de infravermelho que...

In this study, the protective effect by the application of a Hydrogenated Amorphous Carbon (a-C;H) film on the surface of a forming tool containing a titanium nitrite (TiN) layer was investigated. The required force to forming the material is relatively high, around a few tons. The a-C;H films were applied to reduce the friction coefficient between the surface of the forming tool and the raw material, also generating the possibility of the reduction or olimination of the lubrication applied to the tape surface in the form of zinc phosphate and drawing oil. The samples were produced from AISI M2 steel, using soft machining processes, heat treatment, grinding and polishing with subsequent application of the IiN layer by PVD (Physical Vapor Deposition). To permit comparison, AISI M2 steel without the TiN layer was also used as a substrate. The samples were initially cleaned in ultrasonic baths ans subsequently by plasma ablation. Low temperature plasmas of hydrocarbon and noble gas mixtures were used to deposit the films. The hibrid technique of plasma immersion ion implantation and deposition (PIIID) was used, applying high voltage negative pulses to the samples to promote deposition under ion bombardment. Acetylene (C2H2) diluted in argon was used as the gas mixture for film formation. The effect of the pulse magnitude and plasma pressure on the properties of the films, were studied. Infrared and Raman spectroscopies were employed to evaluate the film chemical composition and microstructure. Via the infrared spectra was observed a decrease in the C-H and O-H band intensities with increasing pulse magnitude, but a rise in the gas pressure caused the intensity of C-H bands to increase. Raman spectra of all the films exhibited strong photoluminescence, indicating a significant hydrogen content. The receptivity on the films to water... (Complete abstract click electronic access below)