Efeito de condições de nitretação a plasma na topografia de superfície e na adesividade de revestimento DLC em aço carbono

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2013A demanda por desenvolvimento de tecnologia para redução do atrito e do aumento da resistência ao desgaste de mancais mecânicos está diretamente relacionada às exigências do consumo energético mun-dial. Uma vez que ao invés de encontrar novas fontes de energia, é possível prolongar as reservas atuais consumindo-a de forma mais eficiente. Uma solução para atrito e desgaste são os tratamentos superficiais como os revestimentos multicamadas, em que se desenvolvem as propriedades superficiais dos componentes sem a alteração do núcleo. Filmes a base de carbono e hidrogênio chamados DLC são capazes de trabalhar nos dois sentidos. Para isto diversos fatores devem ser considerados para proporcionar o desempenho mecânico esperado, como eficiência, vida útil e confiabilidade. Dentre estes fatores estão os tipos de intercamadas, a dureza superficial, a rugosidade e a afinidade química entre outros. Neste trabalho foi estudado, com função de suporte mecânico e adesão, o efeito de diferentes camadas nitretadas por plasma em aço carbono no desempenho tribológico do revestimento DLC. Foram avaliadas as ca-racterísticas superficiais com ênfase na topografia, adesão e tribologia. Ao longo da caracterização topográfica foi necessário realizar um pré-estudo para determinar o método de análise e os parâmetros de avalia-ção. A evolução da topografia a cada etapa de processamento foi regis-trada e apresentada através destes parâmetros. Foi também proposta uma metodologia de caracterização de adesão baseada na norma alemã VDI3198. Por fim, todas as características avaliadas foram relacionadas com o comportamento tribológico <br>Abstract: The demand for technology development to reduce friction and improve wear resistance in mechanical bearings is closely related to world energy consumption. Once instead of finding new sources of energy, it is possible to extend current resources consuming in a more efficient way. One solution for friction and wear are surface treatments like multilayer coatings, which develop surface properties without core modifications. Coatings made of carbon and hydrogen called DLC are capable of handling the both sides. To do that many factors must be considered to allow the desired mechanical performance like efficiency, life cycle and reliability. Within these factors are types of interlayers, case hardness, roughness, chemical bonding and others. In this work, with mechanical support and adhesion purposes, the effect of different plasma nitride layers over steel substrate on the tribological performance of a DLC coating has been studied. Superficial characteristics were studied with emphasis on topography, adhesion and tribology. During the characterization of the surface topography it was necessary to perform a pre-study to determine assessment method and parameters. Topography evolution along each process stage was registered and presented through these parameters. It was also proposed an adhesion characterization methodology based on the German standard VDI3198. Finally all evaluated characteristics were correlated to the tribological behavior