Submitted by MARCIA ROVADOSCHI (marciar@unifra.br) on 2018-08-15T13:32:16Z No. of bitstreams: 2 Dissertacao_MarcelViniciusTheisenFischer.pdf: 2481648 bytes, checksum: edf65a27a59189563b5a3ba08b8c0773 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-15T13:32:16Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertacao_MarcelViniciusTheisenFischer.pdf: 2481648 bytes, checksum: edf65a27a59189563b5a3ba08b8c0773 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2010-06-30 / The carbon nanotubes (CNT) are small cylinders with diameters in order of nanometers (10-9 m) and, of some micrometers (10-6 m) of length. Carbon nanotubes are conceptually built considering the rolling up of a strip of graphene sheet. The electronic, mechanical, and optical properties of the tube depend on how the graphene sheet is rolled up. More than one graphene sheet can be rolled up forming concentric nanotubes which are called multiple walled carbon nanotubes (MWCNT). The knowledge and parameterization of synthesis methods are of extremely importance for the development of carbon nanotubes science. This work had as objective the installation of a system for CNT production, using chemical catalytic vapor deposition (CCVD), and the evaluation of the effects of synthesis parameters in formation of carbon nanotubes. In this work, parameters such as temperature and time of synthesis using three kinds of catalysts (Fe/MgO, Fe/Al2O3 e Co/Al2O3) were investigated keeping the catalyst mass fixed in 100 mg. The temperatures varied from 750 to 850 °C and synthesis time from 10 to 15 minutes. During the process, an argon flow of 1,0 L/min was used to maintain an inert atmosphere in the tube furnace. When the programmed temperature was reached, a flow of ethylene gas (0,1 L/min-1) was inserted in the reactor. When finishing the synthesis time, gases flux were interrupted. The samples were characterized by Raman spectroscopy. The best synthesis temperature was 800°C for catalysts Fe/MgO and Fe/Al2O3, using 750 °C and Co/Al2O3 catalysts during 15 minutes. The mass medium gain of CNT produced, without purification, was of 112%. The proposed system presented satisfactory results in relation to NTC production in laboratorial scale and the choose of synthesis parameters lead to the synthesis of different CNTs. / Os nanotubos de carbono (NTC) são pequenos cilindros com diâmetro da ordem de nanômetros (10-9 m) e, de alguns micrômetros (10-6 m) de comprimento. Conceitualmente, um nanotubo é construído através do enrolamento de um pedaço de uma folha de grafeno. As propriedades eletrônicas, mecânicas, ópticas do tubo dependem de como grafeno é enrolado. Além disso, pode-se enrolar mais de uma folha de grafeno, formando assim, nanotubos concêntricos (Nanotubos de carbono de paredes múltiplas, NTCPM). Com tantas formas de síntese desses nanomateriais, o conhecimento e parametrização dos métodos de síntese são de extrema importância para o desenvolvimento da área. Com esse intuito, este trabalho teve como objetivo a instalação de um sistema para a produção de NTC, utilizando a técnica de deposição catalítica química em fase vapor (DCQFV), e avaliar os efeitos dos parâmetros de síntese na formação dos nanotubos de carbono. Neste trabalho parâmetros como temperatura e tempo de síntese usando 3 tipos de catalisadores: Fe/MgO, Fe/Al2O3 e Co/Al2O3 foram investigados, com massa de catalisador fixada em 100 mg. As temperaturas variaram de 750 a 850 °C e os tempos de síntese de 10 a 15 minutos. Durante o processo um fluxo de argônio de 1,0 L/min-1 foi utilizado para manter uma atmosfera inerte no interior do forno. Ao atingir a temperatura programada, um fluxo de gás etileno foi inserido, numa taxa de 0,1 L/min-1. Ao finalizar o tempo de síntese, os fluxos dos gases foram interrompidos. As amostras sintetizadas foram caracterizadas por espectroscopia Raman. A melhor temperatura de síntese foi de 800 °C para os catalisadores Fe/MgO e Fe/Al2O3, e de 750 °C com o catalisador Co/Al2O3, em um tempo de 15 minutos. O ganho médio de massa dos NTC produzidos, sem purificação, foi de 112%. O sistema proposto apresentou resultados satisfatórios em relação à produção de NTC em escala laboratorial e os parâmetros de síntese dependem do tipo de NTC que se quer sintetizar.

A miniaturização de uma biocélula a combustível (BC) enzimática de glicose/O2 para aplicação em dispositivos bioeletrônicos implantáveis representa um grande desafio em eletroquímica moderna. Isso porque é preciso desenvolver bioeletrodos com alta atividade bioeletrocatalítica, com enzimas fortemente ligadas a superfície eletródica. Além disso, o próprio processo de micromanipulação é desafiador, uma vez que é desejável obter biocélulas miniaturizadas e com alta densidade de potência. Assim, propõe-se aqui o desenvolvimento de uma BC que atenda os requisitos supracitados. Para isso, desenvolveram-se bioânodos e biocátodos compostos por folhas de grafeno individuais modificadas com as enzimas glicose desidrogenase (GDh) e bilirrubina oxidase (BOx), respectivamente. Eletrodos de grafeno com área de 10-3 cm2 e espessura de 0,9 ± 0,2 nm foram utilizados em um microchip de Si/SiO2. Observou-se que o grafeno transferido para o microchip permanecia com contaminações de cobre, mesmo após a utilização dos métodos químicos tradicionais de remoção desse metal. A presença de cobre é decorrente do processo de fabricação do grafeno, neste caso, a deposição química em fase vapor (CVD). Para remover qualquer resíduo deste metal, submeteu-se o grafeno a um procedimento de remoção eletroquímica de cobre, denominada aqui como e-etching. Uma vez não observada qualquer corrente faradaica residual associada às impurezas, obtiveram-se os bioeletrodos com a GDh e a BOx. Para a imobilização enzimática, utilizou-se a ligação covalente via funcionalização com o ácido 4-aminobenzóico. As curvas de polarização de estado quase-estacionário obtidas com os bioeletrodos em tampão fosfato pH 7,0 revelaram correntes de onset para oxidação de glicose em -0,13 V e redução de oxigênio em 0,45 V. Por fim, os eletrodos foram utilizados em uma BC sem membrana, operando no microchip de Si/SiO2, em eletrólito tampão fosfato saturado com O2 e glicose 8,0 mmol L-1. A BC apresentou um potencial de circuito aberto em 0,55 V, com densidade de potência volumétrica igual a 1,7 W cm-3, o maior valor reportado até os dias de hoje para uma BC. / The miniaturization of a glucose/O2 enzymatic biofuel cell (BFC) for application in implantable bioelectronic devices is a challenge in electrochemistry. For this purpose, the necessity of bioelectrodes development with high biocatalytic activity such as enzymes strongly attached to electrode surfaces is a current trend. Moreover, the micromanipulation procedure itself is a challenge since the obtention of BFCs with high power density is desirable. Then, the present study shows the partial results obtained in the development of a glucose/O2 BFC with the characteristics exemplified. For the later, bioanodes and biocathodes were obtained with single graphene flakes modified with the enzymes glucose dehydrogenase (GDh) and bilirubin oxidase (BOx), respectively. Graphene flakes electrodes with area of about 10-3 cm2 and thickness of 0,9 ± 0,2 nm were used in a Si/SiO2 microchip. It was observed that transferred graphene to the microchip remained with copper/copper oxide contamination even after the use of conventional methodologies for the remotion of the metal from single graphene foils. The presence of the remaining copper is due to the fabrication process of graphene by chemical vapor deposition (CVD). For the remotion of remaining impurities from graphene, the electrochemical remotion of copper from graphene was carried out in acidic media by the so called e-etching procedure. Since no residual faradaic current was observed due to metal/metal oxide impurities in graphene electrodes, the bioelectrodes were obtained with the enzymes GDh and BOx. The covalent functionalisation of graphene with 4-aminobenzoic acid via diazonium coupling reaction was used for the enzymatic immobilization. The quasi-stationary polarization curves obtained with the bioelectrodes in phosphate buffer pH = 7,0 showed onset oxidation current for glucose at -0.13V and reduction of molecular oxygen starting at +0.45V. Finally, the bioelectrodes were used in a membraneless BFC operating in a Si/SiO2 microchip under saturated oxygen and glucose 8 mmol L-1 in the electrolyte media. The BFC showed an open circuit potential at 0.55V and volumetric power density of 1.7 W cm-3, the highest value reported for an enzymatic BFC so far.

A miniaturização de uma biocélula a combustível (BC) enzimática de glicose/O2 para aplicação em dispositivos bioeletrônicos implantáveis representa um grande desafio em eletroquímica moderna. Isso porque é preciso desenvolver bioeletrodos com alta atividade bioeletrocatalítica, com enzimas fortemente ligadas a superfície eletródica. Além disso, o próprio processo de micromanipulação é desafiador, uma vez que é desejável obter biocélulas miniaturizadas e com alta densidade de potência. Assim, propõe-se aqui o desenvolvimento de uma BC que atenda os requisitos supracitados. Para isso, desenvolveram-se bioânodos e biocátodos compostos por folhas de grafeno individuais modificadas com as enzimas glicose desidrogenase (GDh) e bilirrubina oxidase (BOx), respectivamente. Eletrodos de grafeno com área de 10-3 cm2 e espessura de 0,9 ± 0,2 nm foram utilizados em um microchip de Si/SiO2. Observou-se que o grafeno transferido para o microchip permanecia com contaminações de cobre, mesmo após a utilização dos métodos químicos tradicionais de remoção desse metal. A presença de cobre é decorrente do processo de fabricação do grafeno, neste caso, a deposição química em fase vapor (CVD). Para remover qualquer resíduo deste metal, submeteu-se o grafeno a um procedimento de remoção eletroquímica de cobre, denominada aqui como e-etching. Uma vez não observada qualquer corrente faradaica residual associada às impurezas, obtiveram-se os bioeletrodos com a GDh e a BOx. Para a imobilização enzimática, utilizou-se a ligação covalente via funcionalização com o ácido 4-aminobenzóico. As curvas de polarização de estado quase-estacionário obtidas com os bioeletrodos em tampão fosfato pH 7,0 revelaram correntes de onset para oxidação de glicose em -0,13 V e redução de oxigênio em 0,45 V. Por fim, os eletrodos foram utilizados em uma BC sem membrana, operando no microchip de Si/SiO2, em eletrólito tampão fosfato saturado com O2 e glicose 8,0 mmol L-1. A BC apresentou um potencial de circuito aberto em 0,55 V, com densidade de potência volumétrica igual a 1,7 W cm-3, o maior valor reportado até os dias de hoje para uma BC. / The miniaturization of a glucose/O2 enzymatic biofuel cell (BFC) for application in implantable bioelectronic devices is a challenge in electrochemistry. For this purpose, the necessity of bioelectrodes development with high biocatalytic activity such as enzymes strongly attached to electrode surfaces is a current trend. Moreover, the micromanipulation procedure itself is a challenge since the obtention of BFCs with high power density is desirable. Then, the present study shows the partial results obtained in the development of a glucose/O2 BFC with the characteristics exemplified. For the later, bioanodes and biocathodes were obtained with single graphene flakes modified with the enzymes glucose dehydrogenase (GDh) and bilirubin oxidase (BOx), respectively. Graphene flakes electrodes with area of about 10-3 cm2 and thickness of 0,9 ± 0,2 nm were used in a Si/SiO2 microchip. It was observed that transferred graphene to the microchip remained with copper/copper oxide contamination even after the use of conventional methodologies for the remotion of the metal from single graphene foils. The presence of the remaining copper is due to the fabrication process of graphene by chemical vapor deposition (CVD). For the remotion of remaining impurities from graphene, the electrochemical remotion of copper from graphene was carried out in acidic media by the so called e-etching procedure. Since no residual faradaic current was observed due to metal/metal oxide impurities in graphene electrodes, the bioelectrodes were obtained with the enzymes GDh and BOx. The covalent functionalisation of graphene with 4-aminobenzoic acid via diazonium coupling reaction was used for the enzymatic immobilization. The quasi-stationary polarization curves obtained with the bioelectrodes in phosphate buffer pH = 7,0 showed onset oxidation current for glucose at -0.13V and reduction of molecular oxygen starting at +0.45V. Finally, the bioelectrodes were used in a membraneless BFC operating in a Si/SiO2 microchip under saturated oxygen and glucose 8 mmol L-1 in the electrolyte media. The BFC showed an open circuit potential at 0.55V and volumetric power density of 1.7 W cm-3, the highest value reported for an enzymatic BFC so far.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-08-16T11:47:56Z No. of bitstreams: 1 FABIANA MEDEIROS DO NASCIMENTO SILVA - TESE (PPGEQ) 2017.pdf: 6622967 bytes, checksum: bfed827814b744a5e9e9e565d28f0682 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-16T11:47:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FABIANA MEDEIROS DO NASCIMENTO SILVA - TESE (PPGEQ) 2017.pdf: 6622967 bytes, checksum: bfed827814b744a5e9e9e565d28f0682 (MD5) Previous issue date: 2017 / Capes / O presente trabalho tem como objetivo geral sintetizar as membranas zeolíticas (Mordenita/α-alumina), utilizando os métodos de síntese hidrotérmica, crescimento secundário: dip-coating e transporte em fase vapor, para serem avaliadas no processo de separação emulsão óleo/água. Dentro deste contexto foram avaliados alguns parâmetros, destacando-se, a influência do tempo de cristalização na síntese da zeólita mordenita, a influência do precursor (sulfato de alumínio e gibsita) na síntese da membrana zeolítica, influência dos métodos de síntese das membranas zeolíticas e os testes de permeação de água e o processo de separação emulsão óleo/água. A síntese da zeólita mordenita foi realizada utilizando o método hidrotérmico a 170°C, com tempos de cristalização de 24, 36, 48, 72, 96 e 120 horas, a fim de avaliar a cristalinidade da zeólita, e selecionar o melhor tempo para a síntese das membranas zeolíticas. Os suportes cerâmicos α-alumina foram preparados a partir da decomposição dos precursores sulfato de alumínio a 1000°C e gibsita a 1200ºC por 2 horas, e conformados, compactados e sinterizados a 1300ºC por 2h, e então submetidos às técnicas de caracterização: Difratometria de raios X (DRX), Adsorção Física de Nitrogênio, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia de Fluorescência de raios X por Energia Dispersiva (FRX-ED) e Termogravimétrica/Térmica Diferencial (TG/DTA). As membranas zeolíticas foram sintetizadas pelos métodos de síntese hidrotérmica, crescimento secundário: dip-coating e transporte em fase vapor a 170°C por 72h e caracterizadas por DRX e MEV. Os suportes cerâmicos e as membranas zeolíticas foram avaliadas em testes de permeação de água e no sistema de separação emulsão óleo/água de um efluente sintético, utilizando um processo de separação por membrana (PSM). Os ensaios foram realizados nas condições de concentração inicial da emulsão 100 mg.L-1, temperatura de 25 °C e pressão de 2,5 bar, permitindo avaliar a permeabilidade e a seletividade a partir da variação da concentração do permeado em (mg.L-1) e da percentagem de rejeição ao óleo (%R). A partir dos resultados obtidos para a síntese dos materiais, pode-se observar a efetiva formação da zeólita mordenita em fase pura e cristalina. Os precursores foram decompostos de maneira satisfatória obtendo a fase α-alumina. A manutenção da fase α-alumina pós-produção dos suportes cerâmicos foi confirmada após caracterização. De acordo com os resultados exibidos pelas análises de DRX e MEV as membranas zeolíticas MZMOR/α-alumina apresentaram uma distribuição homogênea e uniforme dos cristais zeolíticos correspondentes à fase mordenita, sem a presença de impurezas, livres de defeitos e sem fissuras, confirmando a formação da estrutura da membrana zeolítica pelos três métodos de síntese, utilizados neste trabalho. A zeólita mordenita se mostrou excelente em relação à adesão e formação da camada zeolítica sobre o suporte cerâmico α-alumina. A partir da avaliação da permeabilidade e seletividade nos testes de separação da emulsão óleo/água, pode-se concluir que a inserção da zeólita mordenita aos suportes cerâmicos melhorou o processo de separação da emulsão óleo/água. Em termos de eficiência no processo de separação, considera-se que a membrana zeolítica MZMOR/α – Al2O3 (SHGB) foi a que apresentou melhor relação entre fluxo e capacidade seletiva, mostrando a eficácia da utilização das membranas zeolíticas. Todas as membranas zeolíticas sintetizadas e avaliadas mostraram-se promissoras. / The objective of the present work is to synthesize zeolite membranes (Mordenite/α-alumina) using hydrothermal synthesis, secondary growth: dip-coating and vapor-phase transport, to be evaluated in the oil/water emulsion separation process. The influence of the crystallization time on the synthesis of the mordenite zeolite, the influence of the precursor (aluminum sulphate and gibsite) on the synthesis of the zeolite membrane, influence of the synthesis methods of the zeolite membranes and the water permeation tests and the oil/water emulsion separation process. The synthesis of the mordenite zeolite was performed using the hydrothermal method at 170°C, with crystallization times of 24, 36, 48, 72, 96 and 120 hours, in order to evaluate the crystallinity of the zeolite, and to select the best time for the synthesis of zeolite membranes. The α-alumina ceramic supports were prepared from the decomposition of the aluminum sulfate precursors at 1000°C and gibsite at 1200°C for 2 hours, and conformed, compacted and sintered at 1300°C for 2h, and then submitted to the characterization techniques: (XRD), Nitrogen Physical Adsorption, Scanning Electron Microscopy (SEM), X-ray Fluorescence Spectroscopy (FRX-ED) and Thermogravimetric/Differential Thermal (TG/DTA). The zeolite membranes were synthesized by hydrothermal synthesis, secondary growth: dip-coating and vapor-phase transport at 170°C for 72 hours and characterized by XRD and SEM. Ceramic supports and zeolite membranes were evaluated in water permeation tests and in the oil/water emulsion separation system of a synthetic effluent using a membrane separation process. The tests were carried out under the conditions of initial concentration of the emulsion 100 mg.L-1, temperature of 25°C and pressure of 2,5 bar, allowing to evaluate the permeability and the selectivity from the variation of the permeate concentration in (mg. L-1) and the percentage of oil rejection (% R). From the results obtained for the synthesis of the materials, it is possible to observe the effective formation of zeolite mordenite in pure and crystalline phase. The precursors were satisfactorily decomposed to give the α-alumina phase. The maintenance of the post-production α-alumina phase of the ceramic supports was confirmed after characterization. The MZMOR/α-alumina zeolite membranes presented a homogeneous and uniform distribution of the zeolite crystals corresponding to the mordenite phase, without the presence of impurities, free of defects and without cracks, confirming the formation of the structure of the zeolite membrane by the three methods of synthesis, used in this work. The mordenite zeolite showed excellent adhesion and formation of the zeolitic layer on the ceramic support α-alumina. From the evaluation of the permeability and selectivity in the oil/water emulsion separation tests, it can be concluded that the insertion of the mordenite zeolite to the ceramic supports improved the separation process of the oil/water emulsion. In terms of efficiency in the separation process, the zeolite membrane MZMOR/α-Al2O3(SHGB) was considered to have the best relationship between flow and selectivity, showing the efficacy of zeolite membranes. All zeolite membranes synthesized and evaluated were promising.

Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2018-01-11T18:27:28Z No. of bitstreams: 1 manoelcarlosdossantosjunior.pdf: 4607995 bytes, checksum: 47fe628f81ff50e0935ea700b075a416 (MD5) / Rejected by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br), reason: Favor corrigir: Título: Síntese e estudo raman de grafeno bicamada rodado sob influência e campo eléctrico Título: Síntese e estudo raman de grafeno bi-camada rodado sob influencia e campo eléctrico Verificar o acento em Júnior e corrigir "dos" Autor(es): Santos Junior, Manoel Carlos Dos on 2018-01-23T13:56:04Z (GMT) / Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2018-01-23T14:05:52Z No. of bitstreams: 1 manoelcarlosdossantosjunior.pdf: 4607995 bytes, checksum: 47fe628f81ff50e0935ea700b075a416 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-01-23T14:22:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 manoelcarlosdossantosjunior.pdf: 4607995 bytes, checksum: 47fe628f81ff50e0935ea700b075a416 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-23T14:22:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 manoelcarlosdossantosjunior.pdf: 4607995 bytes, checksum: 47fe628f81ff50e0935ea700b075a416 (MD5) Previous issue date: 2016-02-26 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / No presente trabalho, usamos os dois principais modos de operação CVD, LPCVD (low Pressure Chemical Vapor Deposition – Deposição Química na Vapor em Baixa Pressão) e APCVD (Ambient Pressure Chemical Vapor Deposition – Deposição Química na Vapor em Pressão Ambiente), para a produção de filmes de grafeno bicamada rodado (GBR). O modo LPCVD se mostrou mais eficaz para produção de grafeno monocada de alta qualidade e cobrindo grandes áreas. Pelo modo APCVD foi possível otimizar uma rota reprodutível para sintetizar filmes de GBR com todos os ângulos possíveis e com dimensões suficientes para realização de medidas Raman com precisão espacial (≈100 ). Usamos, microscopia óptica e espectroscopia Raman para caracterizar os filmes de GBR. Posteriormente, os filmes sintetizados foram transferidos para um substrato litografado para confecção de um dispositivo de efeito de campo (FET). Fizemos um estudo sistemático das características Raman do GBR (frequência, largura máxima a meia altura e intensidades relativas das bandas G e 2D) como função da altura do nível de Fermi. Observamos uma diminuição das Anomalias de Kohn e um aumento do tempo de vida dos fônons responsáveis pela banda G tanto do grafeno quanto do GBR quando a tensão de porta é sintonizada. Observamos também que, para ângulos grandes, 20°≤≤30°, as principais características Raman do GBR se mantém constantes quando sintonizamos uma tensão de porta, em outras palavras, as curvas da frequência e da largura máxima a meia altura das bandas G e 2D assumem o mesmo comportamento. Contudo, para ângulos pequenos, menores que <7,5°, observamos alterações nas características Raman do grafeno quando uma tensão de porta é aplicada, principalmente na banda 2D. Ainda são necessários mais estudos para a compreensão correta desses fenômenos. Porém, atribuímos essas diferenças de comportamento das características Raman do GBR a uma diminuição da velocidade de Fermi dos elétrons nesse material para ângulos pequenos. Para ângulos grandes, não observamos nenhuma diferença nas características Raman do GBR. Isso pode ser explicado pelo fato de que, para ângulos grandes, as camadas do GBR estão praticamente desacopladas, fazendo com que as propriedades do GBR sejam semelhantes às de uma monocamada de grafeno. / In this work, we have employed, both, Low Pressure Chemical Vapor Deposition, (LPCVD) as well as Ambient Pressure Chemical Vapor Deposition (APCVD) to produce large areas of twisted bi-layer graphene. LPCVD allowed us to produce highly crystalline monolayer graphene. However, by using APCVD we were able to obtain twisted bi-layer graphene as large as ≈100 . All the materials synthesized were carefully analyzed by optical microscopy and Raman spectroscopy. Once we were able to produce ideals bi-layer twisted graphene films; we transferred these materials to a field effect transistor (FET) device. Then we studied the graphene Raman features as a function of the gate voltage. As expected, we observed that the Kohn anomaly was removed by doping graphene by either holes or electrons. Also, the G band phonon lifetime tends to increase as a function of the gate voltage for both monolayer and twisted bi-layer graphene. It seems that large angle twisted bi-layer graphene 20°≤≤30° has a Raman behavior, when back-gated, very similar to monolayer graphene. Which seems to be consistent with the fact that those sample behave as two uncoupled monolayer graphene. Even though, we could prove that our FET device was working properly, we could not obtain significant modification of the Raman band features for twisted bi-layer with small angles (<7,5°).

No presente trabalho foi avaliado o efeito da microestrutura e da capacidade de suportar carregamento de camadas nitretadas produzidas em aços ferramenta AISI H13 e AISI D2 sobre a aderência e a resistência ao desgaste microabrasivo de revestimentos de TiN-PVD. Em cada um desses aços, foram produzidas camadas nitretadas de diferentes estruturas e espessuras, e foram determinadas experimentalmente as curvas potencial início de formação de camada branca, para a nitretação a 520oC. Para o aço ferramenta AISI H13, o emprego de tempos de pré-tratamento de nitretação mais prolongados ( aproximadamente 11 h) foi necessário para aprofundar a camada nitretada e, conseqüentemente, aumentar a capacidade de suportar carregamento dos revestimentos, evitando a formação de bordas que provocam o lascamento e a escamação das camadas de TiN. Observou-se que esse tipo de falha persiste se a zona de endurecimento for pouco profunda, uma vez que a transição de propriedades mecânicas da camada de TiN para o núcleo não nitretado continua abrupta e a capacidade de suportar carregamento da camada nitretada ainda é baixa. Por outro lado, curtos tempos de nitretação (aproximadamente 42 min.) foram suficientes para aumentar a aderência das camadas de TiN ao aço ferramenta D2, pois o núcleo não nitretado desse aço possui uma capacidade de suportar carregamento razoável. Observou-se que a resistência ao desgaste microabrasivo e a aderência dos revestimentos são prejudicadas com a presença de uma camada preta na interface camada de TiN/camada nitretada. Quando a superfície dos revestimentos é carregada, falhas do tipo “casca de ovo" facilmente ocorrem. / In this work, the influence of both the microstructure and the load-bearing capacity of nitrided layers, formed on top of AISI D2 and AISI H13 tool steels, on adhesion and wear resistance of PVD-TiN coatings was studied. The threshold nitriding potential curves for the above mentioned steels and the optimum conditions of the pre-treatments which increased the adhesion as well as the wear resistance of the PVD-TiN were determined experimentally. By using longer nitriding times (about 11 h) and lower nitrogen contents in the gas mixture (about N2-5%vol.), it was possible to minimize the pile-up degree of the TiN/H13 nitrided substrates and, consequently, the occurrence of coatings chipping. This flaw persists when the nitrided layer is thin, due to an abrupt transition of mechanical properties at the TiN coating / steel core interface. Shorter nitriding times (about 42 min.) and lower nitrogen contents (about N2-5%vol.), on the other hand, are sufficient to guarantee a better adhesion of TiN coatings on AISI D2 tool steel, as the core of such steel possesses relatively better load-bearing capacity than the AISI H13 tool steel. The presence of a black layer at the TiN/nitrided layer interface was observed in all coatings deposited over nitrided layers produced above the threshold nitriding potential curves. This layer affects adversely the wear resistance and the adhesion of the TiN coatings. When higher loads are applied on the coated surface, “egg shell" type flaws easily occur.

No presente trabalho foi avaliado o efeito da microestrutura e da capacidade de suportar carregamento de camadas nitretadas produzidas em aços ferramenta AISI H13 e AISI D2 sobre a aderência e a resistência ao desgaste microabrasivo de revestimentos de TiN-PVD. Em cada um desses aços, foram produzidas camadas nitretadas de diferentes estruturas e espessuras, e foram determinadas experimentalmente as curvas potencial início de formação de camada branca, para a nitretação a 520oC. Para o aço ferramenta AISI H13, o emprego de tempos de pré-tratamento de nitretação mais prolongados ( aproximadamente 11 h) foi necessário para aprofundar a camada nitretada e, conseqüentemente, aumentar a capacidade de suportar carregamento dos revestimentos, evitando a formação de bordas que provocam o lascamento e a escamação das camadas de TiN. Observou-se que esse tipo de falha persiste se a zona de endurecimento for pouco profunda, uma vez que a transição de propriedades mecânicas da camada de TiN para o núcleo não nitretado continua abrupta e a capacidade de suportar carregamento da camada nitretada ainda é baixa. Por outro lado, curtos tempos de nitretação (aproximadamente 42 min.) foram suficientes para aumentar a aderência das camadas de TiN ao aço ferramenta D2, pois o núcleo não nitretado desse aço possui uma capacidade de suportar carregamento razoável. Observou-se que a resistência ao desgaste microabrasivo e a aderência dos revestimentos são prejudicadas com a presença de uma camada preta na interface camada de TiN/camada nitretada. Quando a superfície dos revestimentos é carregada, falhas do tipo “casca de ovo” facilmente ocorrem. / In this work, the influence of both the microstructure and the load-bearing capacity of nitrided layers, formed on top of AISI D2 and AISI H13 tool steels, on adhesion and wear resistance of PVD-TiN coatings was studied. The threshold nitriding potential curves for the above mentioned steels and the optimum conditions of the pre-treatments which increased the adhesion as well as the wear resistance of the PVD-TiN were determined experimentally. By using longer nitriding times (about 11 h) and lower nitrogen contents in the gas mixture (about N2-5%vol.), it was possible to minimize the pile-up degree of the TiN/H13 nitrided substrates and, consequently, the occurrence of coatings chipping. This flaw persists when the nitrided layer is thin, due to an abrupt transition of mechanical properties at the TiN coating / steel core interface. Shorter nitriding times (about 42 min.) and lower nitrogen contents (about N2-5%vol.), on the other hand, are sufficient to guarantee a better adhesion of TiN coatings on AISI D2 tool steel, as the core of such steel possesses relatively better load-bearing capacity than the AISI H13 tool steel. The presence of a black layer at the TiN/nitrided layer interface was observed in all coatings deposited over nitrided layers produced above the threshold nitriding potential curves. This layer affects adversely the wear resistance and the adhesion of the TiN coatings. When higher loads are applied on the coated surface, “egg shell” type flaws easily occur.