Title

AVALIAÇÃO DE MÉTODOS UTILIZADOS NA DETERMINAÇÃO DA DUREZA DE FILMES FINO

EVALUATION OF METHODS USED TO DETERMINE THIN FILMS HARDNESS

Authorship

Almeida, André Luiz Ferreira; Mancosu, Rafael Drumond; Godoy, Cristina

Almeida, André Luiz Ferreira

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Mancosu, Rafael Drumond

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Godoy, Cristina

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DOI

10.5151/2594-5327-0411

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Abstract

Com a mudança de resistência mecânica superficial através do uso de recobrimentos finos em componentes industriais, torna-se necessária a caracterização dos mesmos para estudo. Como estes recobrimentos possuem uma pequena espessura (da ordem de μm) uma nova tecnologia de medição de dureza já é utilizada. Esta tecnologia, dureza instrumentada, utiliza a força e a profundidade de penetração para a obtenção da dureza. Existe uma metodologia, descrita pela norma ISO 14577-4, que indica que o valor de dureza do recobrimento, só é estimado quando a profundidade de penetração de contato é menor que 50% da espessura deste recobrimento. Outra metodologia, descrita por Fischer-Cripps, indica que este mesmo valor de dureza só pode ser atribuído ao recobrimento se a profundidade de penetração máxima não ultrapassar 10% da espessura deste recobrimento. Neste trabalho, recobrimentos de Cr-N com espessuras diferentes (3μm, 5μm, 15μm) foram utilizados para verificação destas metodologias. Como resultado tem-se que tanto a metodologia indicada pela norma quanto a indicada por Fischer- Cripps apresentaram limitações, sendo que a primeira parece ser pouco restritiva, permitindo assim valores de dureza referentes aos conjugados e a segunda parece ser muito restritiva, causando assim dificuldades operacionais, pois pequenas penetrações têm grandes influências de rugosidade e de defeitos superficiais.

The modification of superficial strength of industrial components by thin films deposition brings a new demand: the characterization of the thin films. As these films have a very small thickness, on the order of micrometer, a new technology of hardness measurement was developed and is currently used; it is the instrumented indentation test, in which, the hardness is determined indirectly using force applied and depth of indentation. ISO 14577-4 Standard presents a methodology to evaluate coating hardness, in which the hardness of the coating is estimate when the indentation depth is lower than 50% of the coating thickness. Another methodology, described by Fischer-Cripps indicated that the coating hardness should be estimated only when the indentation depth is lower than 10% of the film thickness. In this work, Cr-N coatings with different thickness (3μm, 5μm, 15μm) were used to evaluate both methodologies. The results indicated that methodologies were limited; the first one seems to be less restrictive, allowing that hardness values measurements include a substrate hardness influence. The second one is very much more restrictive, but it brings some operational problems, once the indent

Keywords

Dureza instrumentada; Filmes finos; Cr-N.

Instrumented indentation; Thin films; Cr-N.