Title

LIGAÇÕES INTERFACIAIS EM FILMES NANOMÉTRICOS DE TIN/TI EM AÇO AISI M2 NITRETADO A PLASMA

INTERFACIAL MIXING IN TIN/TI NANOSTRUCTURES ON PLASMA NITRIDED AISI M2 TOOL STEEL

Authorship

Kieckow, Flávio; Kwietniwski, Carlos Fortis; Baumvol, Israel; Strohaecker, Telmo Roberto; Reguly, Afonso; DurloTier, Marco

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Kwietniwski, Carlos Fortis

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Baumvol, Israel

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Strohaecker, Telmo Roberto

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Reguly, Afonso

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DurloTier, Marco

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DOI

10.5151/2594-5327-0415

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Abstract

Conduziu-se uma investigação para esclarecer os mecanismos envolvidos no ganho de adesão e/ou desempenho produzidos pela nitretação a plasma prévia (sem formação de camada de compostos) em ferramentas de aço rápido AISI M2 revestidas com TiN/Ti. Os resultados têm indicado que o efeito de endurecimento observado na camada nitretada (zona de difusão) é uma conseqüência da precipitação de nitretos de ferro e cromo. Esses nitretos exercem influência na nucleação e crescimento do filme de TiN e sobre a capacidade de suportar carga do substrato; ambos estão relacionados com o desempenho tribológico do composto. A nitretação a plasma associada com a camada intermediária de Ti também tem contribuído para reduzir parcialmente os óxidos e hidróxidos presentes na interface, possibilitando assim ligações químicas mais fortes. Além disso, o nitrogênio do substrato promove maior interdifusão na interface, intensificando a formação de nitretos e alargando essa região. Esses efeitos podem ser relacionados com o aumento da adesão e do desempenho observados nas ferramentas com tratamento dúplex.

An investigation to highlight the mechanism of the adhesion or performance improvement produced by bright plasma nitriding prior to TiN/Ti deposition on AISI M2 high-speed steel substrate was carried out. The results have indicated that the hardening effect observed in the diffusion case is a consequence of iron and chromium nitretos precipitation. These nitrides exert influence on the nucleation and growth of the TiN film and on the load gearing capacity of the substrate; both these phenomena cure related with the tribologic performance of the composite. The plasma nitriding associated with a Ti interlayer has reduced partially the oxides and hydroxides in the interface, producing bonding stronger. Moreover, the nitrogen in the substrate promotes interdiffusion causing an enlargement of the coating/substrate diffuse interface. These effects may be related with the enhanced adhesion and improved performance observed in duplex treated AISI M2 tool steel.

Keywords

Nitretação a plasma; Adesão; Dúplex; XPS.

Plasma nitriding; Adhesion; Dúplex; X-ray photoelectron spectroscopy.