Selective ablation of a titanium nitride film on tungsten carbide substrate using ultrashort laser pulses

Revestimentos superficiais são aplicados à muitas ferramentas de usinagem na indústria metalúrgica com o intuito de melhorar a eficiência de corte e aumentar sua vida útil. Neste trabalho foram realizados testes para remoção do recobrimento de nitreto de titânio alumínio (TiAlN) em pastilhas de carboneto de tungstênio (WC-Co), utilizando um feixe laser de pulsos ultracurtos. Após a determinação dos limiares de dano do filme e do substrato foram ablacionados na superfície do recobrimento, traços utilizando duas condições de ablação. Inicialmente operou-se no regime de baixa fluência do filme, e posteriormente no regime de baixa fluência do substrato, muito abaixo do limiar do filme, aplicando-se alta sobreposição de pulsos. Um sistema de espectroscopia de emissão atômica induzida por laser (LIBS) foi montado para monitoramento dos materiais presentes no plasma gerado pelo laser, porém o sistema não apresentou sensibilidade suficiente para leitura da baixa intensidade do plasma proveniente do processo e não foi utilizado. Após a análise dos traços por microscopia eletrônica, perfilometria óptica e espectroscopia por fluorescência de Raios-X, não foi possível determinar um processo seguro para realizar a remoção seletiva do filme em questão, porém, devido aos dados obtidos e observações dos resultados em alguns traços, novas possibilidades foram levantadas, abrindo a discussão para a realização de trabalhos futuros.Surface coatings are applied to many cutting tools in the metallurgical industry in order to improve cutting efficiency and extend its useful life. In this work, tests were performed to remove the coating of titanium aluminum nitride (TiAlN) on tungsten carbide (WC-Co) pellets, using an ultrashort laser pulses beam. After determination of the damage thresholds of the film and the substrate, were ablated on the surface of the coating lines using two ablation conditions, it was initially operated on the low fluence regime for the film, and later on the low fluence regime of the substrate, far below the threshold of the film, applying high overlapping pulses. A laser induced breakdown spectroscopy (LIBS) system was set up to monitor the materials present in the plasma generated by the laser, but the system did not present sufficient sensitivity to read the low intensity of the plasma generated in the process and was not used. After the analysis of the traces by electron microscopy, optical profilometer and X-ray fluorescence spectroscopy, it was not possible to determine a safe process to carry out the selective removal of the film in question, however, due to the data obtained and observations of the results in some traces, new possibilities were raised, opening the discussion for future work