Influência Da Intercamada De Silício Na Aderência Do Filme Dlc Depositado Em Liga De Aluminio Al 7075 Por Deposição Química Na Fase Vapor Assistida Por Plasma (Pecvd/Dc Pulsado)

Influência Da Intercamada De Silício Na Aderência Do Filme Dlc Depositado Em Liga De Aluminio Al 7075 Por Deposição Química Na Fase Vapor Assistida Por Plasma (Pecvd/Dc Pulsado)

Author Machado, Socrates Lopes Autor UNIFESP Google Scholar
Advisor Airoldi, Vladimir Jesus Trava Autor UNIFESP Google Scholar
Institution Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
Graduate program Engenharia E Ciência De Materiais
Abstract The deposition of the DLC film was performed on samples of Al7075 aluminum alloy, having a silicon interlayer with bias voltages progressively programmed to increase its thickness to evaluate its influence on the DLC film’s mechanical and tribological properties. Al7075 aluminum alloy has been chosen because it is a material of great application mainly in the aerospace, biomedical and automotive industries. For the deposition process of the films, we use the PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) DC technique for the easiness we have of facilities and there is a cumulative experience of its application by our work group. The choice of the silicon interlayer was to solve the difficulties of the DLC film’s adhesion straight on Al7075 aluminum alloy due to the great differences between its coefficients of thermal expansion and mechanical properties. We first established a deposition process program to evaluate the silicon layer without the deposition of the DLC film and measure the thicknesses obtained and analyze its morphology. The second establishment was the complete process program, with deposition of the silicon interlayer and DLC film as final layer. In all the different bias voltages of the silicon, we kept unchanged all the deposition variables of the DLC film, such as deposition time, gas flow, vacuum pressure and voltage cycle time. The precursor gases were silane (SiH4) for silicon and acetylene (C2H2) for DLC. After each deposition process, the samples were analyzed by different techniques applicable to their characterization, such as Raman spectroscopy, scanning electron microscopy, penetration adhesion test, tribological friction test and nanoindentations for nanomechanical characteristics. The results indicated that the thickness of the silicon layer had no direct influence on the adhesion of the DLC film, under the conditions established in this experiment, but it had influence in the ionic subimplantation depth and in the improvement of the other mechanical and tribological properties.

A deposição do filme de DLC foi realizada em amostras da liga de alumínio Al7075, depositando-se uma intercamada de silício com tensões de polarização programadas progressivamente para aumentar sua espessura e avaliarmos sua influência nas propriedades mecânicas e tribológicas do filme de DLC. A liga de alumínio Al7075 foi escolhida por ser um material de grande aplicação primordialmente na indústria aeroespacial, biomédica e automotiva. Para o processo de deposição dos filmes, utilizamos a técnica de DC pulsado PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition – Deposição Química na fase Vapor Assistida por Plasma) pela facilidade que temos de instalações e haver uma experiência acumulada de sua aplicação pelo nosso grupo de trabalho. A opção pela intercamada de silício foi para solucionar as dificuldades de aderência do filme de DLC quando depositado diretamente na liga de alumínio Al7075, devido às grandes diferenças entre seus coeficientes de expansão térmica e suas propriedades mecânicas. Estabelecemos numa primeira fase um programa de processo de deposição para avaliarmos a camada de silício, sem a deposição do filme de DLC e medimos as espessuras obtidas e analisamos sua morfologia. A segunda fase foi o programa completo de processo, com deposição da intercamada de silício e filme de DLC como camada final. Em todas as diferentes tensões de polarização do silício, mantivemos sem alteração todas as variáveis da deposição do filme de DLC, como tempo de deposição, fluxo de gás, pressão de vácuo e tempo de ciclo de tensão. Os gases precursores foram o silano (SiH4) para o filme silício e o acetileno (C2H2) para o filme de DLC. Após cada processo de deposição, as amostras foram analisadas por diferentes técnicas aplicáveis para sua caracterização, como espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de varredura, teste aderência por penetração, teste tribológico de atrito e nanoindentação para características mecânicas. Os resultados indicaram que a espessura da camada de silício não teve influência direta na aderência do filme de DLC, nas condições estabelecidas nesta experiência. Entretanto a tensão aplicada teve influência na profundidade de subimplantação iônica do silício no substrato e melhoria das demais propriedades mecânicas e tribológicas, inclusive na aderência.
Keywords Diamond-like Carbon
Adherence
Coefficient of friction
Thickness PECVD
Aluminum alloy AL 7075
Self Bias voltage
Diamond-like Carbon
Aderência
Coeficiente de Atrito
Espessura PECVD
Liga de alumínio AL 7075
Tensão de polarização
Language Portuguese
Date 2017-11-14
Research area Materiais E Processos Para Aplicações Industriais
Knowledge area Ciência, Engenharia E Tecnologia De Materiais
Publisher Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
Extent 126p.
Origin https://sucupira.capes.gov.br/sucupira/public/consultas/coleta/trabalhoConclusao/viewTrabalhoConclusao.jsf?popup=true&id_trabalho=5162265
Access rights Closed access
Type Dissertation
URI http://repositorio.unifesp.br/handle/11600/50003

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