dc.contributor.author | Danelon, Miguel Rubira | |
dc.date.accessioned | 2023-04-27T14:11:16Z | |
dc.date.available | 2023-04-27T14:11:16Z | |
dc.date.issued | 2023-02-27 | |
dc.identifier.citation | DANELON, Miguel Rubira. Estudo do efeito dos tratamentos duplex de nitrocementação e deposição de filmes DLC dopados com nitrogênio e silício nas propriedades tribológicas do aço M2. 2023. Dissertação (Mestrado em Ciência dos Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, Sorocaba, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/17885. | * |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/17885 | |
dc.description.abstract | DLC films have been the focus of recent research due to chemical inertia, low friction coefficient, high hardness, and interesting optical properties. But due to its problem of poor adhesion on metallic substrates, some alternatives have been developed to solve that problem, for example, the doping of DLC films like N and Si, and duplex treatments together with DLC film. Ionic plasma nitrocarburizing is a thermochemical treatment that improves the wear, fatigue, and corrosion properties, due to an iron nitride and carbonitrides formed on the surface and the nitrogen and the formation of a diffusion zone due to the carbon diffusion on the material. This work aims to study the effect of duplex treatment (nitrocarburizing+DLC) of silicon-doped and nitrogen-doped DLC on the wear resistance of AISI M2 in comparison with nitriding, nitrocarburizing, DLC, DLCN, and DLC-Si treated individually tribological behavior. Plasma treatments were carried out using a pulsed-DC power supply. Treatments were initialized, it was performed a plasma ablation cleaning with a gas mixture of 80%Ar-20%H2 for 1h. After the ablation treatments, plasma nitrocarburizing was performed with a gas mixture of 80%N2-15%H2-5%CH4 at 450ºC, a gas flow of 750sccm for 6h. By means of comparison, a nitriding treatment was performed under the same conditions but with a gas mixture of 80%N2-20%H2. DLC, DLCN, and DLC-Si films were deposited with a gas mixture of 90%CH4-10%Ar, 70%CH4-30%N2, and 90%CH4-8%Ar-2%HMDSO respectively, with a gas flow of 30sccm. All films were deposited for 2h. Duplex treatments were a combination of nitrocarburizing and DLC films with different doping. Duplex treatment with DLC-Si film was deposited in milling tools, to evaluate the effect of the treatment during the milling of aluminum alloy. Nitrocarburizing has presented a compound layer with thinner thickness when compared to nitriding treatment. So as the silicon and nitrogen-doped DLC films presented lower thickness in relation to conventional DLC film. Duplex treatments have shown a reduction of the compound layer and the DLC films when compared to simple treatments. Nitrocarburizing treatment has also presented a harder compound layer when compared to nitriding layer, due to the presence of the carbon element during treatment. DLC-Si film has shown the higher hardness among the DLC and DLCN treatments, due to the stabilization of sp3 hybridizations. While, the duplex treatments, has shown the highest hardness when compared to simple treatments, proving the efficiency of these treatments when compared to the simple ones. Duplex treatment of nitrocarburizing and DLC film doped with silicon presented the best wear resistance compared to other treatments, due to the stabilization of sp3 bonds in the film, which brings the film more hardness and thermal stability, the improve it is also due to the synergy between the compound layer and the DLC-Si film, which improves the wear resistance of the material, and, improves the adhesion of the film on the substrate. When milling aluminum, the treatment reduced the build-up edge formation without reducing the roughness of the milled sample. Thus, it is possible to conclude that the duplex treatment with nitrocarburizing and DLC film doped with silicon has presented the best performance during wear tests and has created the possibility of improving the useful life of AISI M2 milling tools. | eng |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | por |
dc.language.iso | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial 3.0 Brazil | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/br/ | * |
dc.subject | Tratamentos Duplex | por |
dc.subject | Dopagem do filme DLC | por |
dc.subject | Usinagem | por |
dc.subject | Alumínio | por |
dc.subject | Duplex Treatments | eng |
dc.subject | DLC Film Doping | eng |
dc.subject | Machining Process | eng |
dc.subject | Aluminum | eng |
dc.title | Estudo do efeito dos tratamentos duplex de nitrocementação e deposição de filmes DLC dopados com nitrogênio e silício nas propriedades tribológicas do aço M2 | por |
dc.title.alternative | Study of the effect of duplex treatments of nitrocarburizing and deposition of DLC films doped with nitrogen and silicon on the tribological properties of M2 steel | eng |
dc.type | Dissertação | por |
dc.contributor.advisor1 | Rossino, Luciana Sgarbi | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/0139027055418391 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Martins, Paulo Sérgio | |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/6979394011332346 | por |
dc.description.resumo | Filmes DLC (Diamond-Like Carbon) vem sendo o foco de pesquisas recentes em razão da sua inércia química, baixo coeficiente de atrito e alta dureza. Devido á sua baixa adesão em substratos metálicos, algumas alternativas vêm sendo desenvolvidas para resolver este problema, como por exemplo, a dopagem do filme DLC com outros elementos, como o N e o Si e também a realização de tratamentos termoquímicos anterior a deposição dos filmes DLC, cuja combinação de tratamentos é chamado de tratamento duplex. A nitrocementação iônica a plasma é um tratamento termoquímico que melhora a resistência ao desgaste, fadiga e corrosão dos materiais, devido a camada composta de característica cerâmica e formação de uma zona de difusão geradas pela difusão de nitrogênio e carbono no substrato metálico. O objetivo deste trabalho é estudar o efeito do tratamento duplex (nitrocementação + DLC), dopados com silício e nitrogênio, nas propriedades tribológicas do aço AISI M2 e comparar com o comportamento dos tratamentos de nitretação, nitrocementação, DLC, DLCN e DLC-Si realizados individualmente. Os tratamentos a plasma foram realizados utilizando uma fonte DC-pulsada. Os tratamentos foram iniciados com a limpeza por ablação a plasma, com uma mistura gasosa de 80%Ar-20%H2 por 1h. Após, a nitrocementação a plasma foi realizada com mistura gasosa de 80%N2-15%H2-5%CH4, a 450ºC e fluxo gasoso de 750 sccm por 6 h. Para fins de comparação, o tratamento de nitretação a plasma foi realizado nas mesmas condições, porém com mistura gasosa de 80%N2-20%H2. Filmes DLC, DLCN e DLC-Si foram depositados com uma mistura gasosa de 90%CH4-10%Ar, 70%CH4-30%N2 e 90%CH4-8%Ar-2%HMDSO, respectivamente, com um fluxo gasoso de 30sccm. Todos os filmes foram depositados por 2h. Tratamentos duplex, ou, multicamadas foram realizados com a combinação do tratamento de nitrocementação com a deposição dos filmes DLC, DLCN e DLC-Si. O tratamento duplex de nitrocementação com DLC-Si foi realizado em bits de usinagem de aço AISI M2 para avaliar o efeito do tratamento na usinagem de corpos de prova de alumínio. A nitrocementação apresentou camada composta mais fina em relação a nitretação, assim como os filmes DLC dopados com nitrogênio e silício foram menos espessos em relação ao filme DLC convencional. Nos tratamentos duplex, tanto a camada composta como os filmes DLC se apresentaram menos espessos em relação aos tratamentos simples. A dureza da camada nitrocementada foi maior em relação à camada nitretada, devido a presença de carbono no tratamento. O mesmo ocorreu com a dureza do filme DLC-Si em relação ao filme DLC e DLCN, devido a estabilização das hibridizações sp3. A dureza dos tratamentos duplex se mostrou superior a todos os tratamentos simples, evidenciando a eficiência destes tratamentos. O tratamento duplex apresentou a maior resistência ao desgaste quando comparado a outros tratamentos, devido a estabilização da hibridização sp3 proporcionada pelo silício, aumentando a dureza e estabilidade térmica do filme, e devido a sinergia entre o tratamento de nitrocementação com o filme DLC-Si que proporcionou um menor volume de desgaste, além de melhorar a adesão do filme ao substrato. Em relação ao tratamento duplex, a ferramenta com revestimento foi capaz de reduzir a adesão do material usinado na ferramenta sem aumentar a rugosidade do corpo de prova. Portanto, é possível concluir que o tratamento multicamadas de nitrocementação e filme DLC dopado com silício apresentou foi efetivo na melhoria das propriedades de desgaste e de usinagem do aço AISI M2 como amostra e ferramenta. | por |
dc.publisher.initials | UFSCar | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Materiais - PPGCM-So | por |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA FISICA | por |
dc.description.sponsorshipId | 001 | por |
dc.publisher.address | Câmpus Sorocaba | por |
dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/1853868666558249 | por |
dc.contributor.authororcid | https://orcid.org/0000-0002-6006-2110 | por |
dc.contributor.advisor1orcid | https://orcid.org/0000-0003-2755-8349 | por |
dc.contributor.advisor-co1orcid | https://orcid.org/0000-0002-8239-7528 | por |