Title

COMPORTAMENTO TRIBOLÓGICO E MORFOLOGIA DE ALN DEPOSITADO SOBRE ALUMÍNIO: INFLUÊNCIA DA ORIENTAÇÃO CRISTALOGRÁFICA DO SUBSTRATO

TRIBOLOGICAL BEHAVIOR AND MORPHOLOGICAL FEATURES OF ALN THIN FILM: INFLUENCE OF CRYSTALOGRAPHIC SUBSTRATE ORIENTATION

Authorship

Costa, Adilson Rodrigues da; Cassino, Flávio Sandro Lays; Pinto, Julio Felix de Miranda Coelho; Jouan, Pierre-Yves; Tricoteaux, Arnaud

Costa, Adilson Rodrigues da

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Cassino, Flávio Sandro Lays

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Pinto, Julio Felix de Miranda Coelho

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Jouan, Pierre-Yves

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Tricoteaux, Arnaud

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DOI

10.5151/2594-5327-15037

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Abstract

O nitreto de alumínio (AlN) é um material de alta dureza e elevada condutividade térmica, além disso é resistente a altas temperaturas e ambiente cáustico sendo adequado para revestimentos e proteção. Além do seu grande potencial de aplicação como cerâmica semicondutora na indústria microeletrônica, é um material que apresenta alta dureza. Estas propriedades colocam o AlN como material de interesse para a utilização em aplicações tribológicas, na forma de filmes protetores de ligas pouco resistentes à abrasão, em particular as ligas de alumínio. O nitreto de alumínio que motivou este trabalho foi preparado por pulverização catódica em campo magnético (Magnetron Sputtering) sobre substratos de Al, obtidos através de diferentes condições de extração de calor, de modo a permitir a avaliação da aderência sob ampla variação microestrutural do substrato. Deste modo foi possível elaborar cristais de dimensões macroscópicas, com distintas orientações cristalográficas, detectadas por EBSD. Objetivando avaliar a aderência do filme fino de AlN depositado sobre os cristais de alumínio foram realizados ensaios de microdureza, ablação laser (Nd:YAG) e expansão térmica diferencial. Estes ensaios permitiram evidenciar aspectos qualitativos relacionados à aderência e de interesse para aplicações tribológicas.

AlN is a material of high hardness and high thermal conductivity. Furthermore, AlN resists high temperatures and caustic chemical etching. Therefore, AlN is an ideal material for various coating and packaging applications. AlN thin films were prepared by magnetron sputtering being deposited on Al substrates. Substrates were obtained by solidification under different heat extraction conditions. These conditions provide samples having grains on a wide range of dimensions and crystallographic orientations as detected by EBSD. Mechanical properties and adherence of these thin coatings were investigating applying Vickers Indentation Tests (VIT), ablation by Nd:YAG pulsed laser and differential thermal expansion test (DTET). SEM allowed to observe morphological features related to film-substrate adherence. Vickers micro hardness indentations were performed to reveal features concerning mechanical behavior of the coating.

Keywords

Nitreto de alumínio; Vaporização magnetron; Teste de indentação.

AlN; Magnetron sputtering; Indentation test.