Title

EFEITOS DE DIFERENTES CAMADAS NITRETADAS POR PLASMA NO DESEMPENHO TRIBOLÓGICO DE REVESTIMENTOS DIAMOND LIKE CARBON (DLC)

EFFECTS OF DIFFERENT PLASMA NITRIDE LAYERS ON THE TRIBOLOGICAL PERFORMANCE OF DLC COATINGS

Authorship

Shioga, Pedro Henrique Teshima; Binder, Cristiano; Hammes, Gisele; Klein, Aloisio Nelmo; Mello, Jose Daniel Biasoli de

Shioga, Pedro Henrique Teshima

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Binder, Cristiano

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Hammes, Gisele

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Klein, Aloisio Nelmo

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Mello, Jose Daniel Biasoli de

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DOI

10.5151/1516-392X-26761

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Abstract

Quando processos de engenharia de superfícies multifuncionais que combinam fases de propósito orientadas são aplicados a substratos moles, uma combinação de alta resistência ao desgaste, suporte de alta carga e baixos coeficientes de atrito podem ser obtidos. Neste estudo, os efeitos de diferentes camadas nitretadas no comportamento tribológico de revestimento Diamond-Like-Carbon (DLC) depositado sobre aço SAE 1040 são investigados. A nitretação foi conduzida sob diferentes temperaturas e misturas de gases para criar três camadas de nitretos distintas: duas camadas de compostos com predominância de fases ε e γ’ e uma camada de difusão. Todas as superfícies foram então revestidas com DLC, depositado via Plasma-Enhanced-Chemical-Vapour-Deposition (PACVD). As fases de nitreto foram analisadas utilizando difração de raios-X e a topografia da superfície foi analisada por interferometria de luz branca e microscopia eletrônica de varredura. O comportamento tribológico foi investigado utilizando esfera e plano com movimento alternado com carregamento incremental até a falha do filme DLC. Os testes tribológicos indicaram que o melhor desempenho foi alcançado por uma específica combinação de dureza, rugosidade superficial e tipo de nitreto. A melhor capacidade de mancalização entre o revestimento DLC e o substrato mole foi alcançada quando a camada de nitretos constitui-se apenas de uma camada de difusão.

When multifunctional surface engineering processes that combine purpose-oriented phases are applied to soft substrates, a combination of high wear resistance, high load support and low coefficients of friction can be achieved. In this study, the effects of different nitride layers on the tribological behaviour of a diamond-like carbon (DLC) film deposited on a SAE 1040 steel were investigated. The nitriding was carried out under different temperatures and gas mixtures to create three distinct nitride layers: two compound layers with predominant ε and ’ phases and a diffusion layer. All of the surfaces were then coated with DLC deposited via plasma-enhanced chemical vapour deposition (PACVD). The nitride phases were analysed using X-ray diffraction, and the surface topography was analysed by white-light interferometry and scanning electron microscopy. The tribological behaviour was evaluated using a ball on a reciprocating plane with incremental loading until each DLC film failed. The tribological tests indicated that the best performance was achieved for a specific combination of hardness, surface roughness and nitride type. The best load-bearing capacity between the DLC coating and the soft substrate was achieved when the nitride layer was primarily a diffusion layer.

Keywords

DLC, Nitretação, Rugosidade, Atrito, Adesão

DLC, Nitriding, Roughness, Friction, Adhesion