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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2022.tde-04072023-151215
Document
Author
Full name
Guilherme Bellini de Souza
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2022
Supervisor
Committee
Seckler, Marcelo Martins (President)
Ruas, Ronaldo
Tschiptschin, Andre Paulo
Title in Portuguese
Estudo do comportamento tribológico e frente à corrosão em revestimentos PVD de (TiCr)CN e TiCN para aplicações decorativas.
Keywords in Portuguese
(TiCr)CN
Arco catódico
Colorometria
Deposição física de vapor (PVD)
Dureza
Esclerometria linear
Resistência contra corrosão
Resistência tribológica
Sputtering
TiCN
Abstract in Portuguese
Frente ao aumento da utilização de filmes depositados por deposição física de vapor (PVD), o presente trabalho avalia a deposição de filmes finos de TiCN e (TiCr)CN por diferentes técnicas de deposição, analisando não apenas o aspecto decorativo do filme formado, mas também a resistência tribológica e contra a corrosão. O substrato utilizado consistiu em placas retangulares de latão, lixadas, polidas ou jateadas, para explorar os acabamentos foscos e brilhantes, e revestidas por camadas galvânicas de níquel e cromo. Os filmes foram depositados por sputtering e arco catódico, sendo que na deposição por arco catódico variou-se o potencial de Bias, entre 50V e 150V, além de variar a composição do filme, sendo depositados filmes de TiCN e (TiCr)CN. A deposição do filme foi realizada em um equipamento de escala industrial, onde a morfologia e espessura da camada foram avaliadas através de um microscópio eletrônico de varredura. Para avaliar as amostras, as mesmas foram submetidas a ensaios de colorometria, corrosão pelo ensaio acelerado de névoa salina neutra, esclerometria linear e dureza. Os resultados mostraram que os parâmetros analisados exercem influência na formação da camada e no desempenho dos filmes depositados. Após os ensaios foi possível observar que o filme depositado por sputtering apresentou uma morfologia nanoestruturada, enquanto os demais apresentaram uma estrutura colunar. Além disso, também se notou que a camada nanoestruturada resultou em uma maior resistência contra corrosão, maior dureza e uma melhor homogeneidade na coloração da carga. Já os filmes depositados por arco apresentaram uma menor resistência contra corrosão e menor dureza. O filme de (TiCr)CN, apesar de apresentar a menor dureza e a menor resistência contra corrosão, desempenhou a maior resistência contra deformação plástica no ensaio de esclerometria linear.
Title in English
Study of tribological and corrosion behavior in (TiCr)CN and TiCN PVD coatings for decorative applications.
Keywords in English
(TiCr)CN
Cathodic arc
Colorometry
Corrosion resistance
Hardness
Physical vapor deposition (PVD)
Scratch test
Sputtering
TiCN
Tribological resistance
Abstract in English
Due to the increasing use of films deposited by physical vapor deposition (PVD), the present work evaluates the deposition of TiCN and (TiCr)CN thin films by different deposition techniques, analyzing not only the decorative aspect of the formed film, but also the tribological and corrosion resistance. The substrate used was a rectangular brass plate, grinded, polished or sandblasted, seeking to explore matte and bright finishes, and coated with galvanic layers of nickel and chromium. The films were deposited by sputtering and cathodic arc. The deposition by cathodic arc had the Bias potential varied between 50V and 150V, in addition to varying the composition of the film, with TiCN and (TiCr)CN films deposited. The films were deposited in an industrial scale equipment, the morphology and thickness of the layer were extracted through a scanning electron microscope. To evaluate the samples, they were submitted to colorimetric tests, corrosion by neutral salt spray test, scratch test and hardness. The results compromised that the parameters imposed an impact on the formation of the layer and on the performance of the deposited films. After the tests, it was possible to observe that the film deposited by sputtering had a nanostructured morphology while the others had a columnar structure. Furthermore, it was also observed that the nanostructured layer resulted in greater resistance against corrosion, greater hardness and better homogeneity in the color of the load. On the other hand, films deposited by cathodic arc had lower corrosion resistance and lower hardness. The (TiCr)CN film, despite having the lowest hardness and the lowest resistance against corrosion, performed the highest resistance against plastic deformation in the scratch test.
 
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Publishing Date
2023-07-07
 
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