[pt] Neste trabalho estudamos filmes depositados por três organosilícios em forma líquida pelo método de deposição química na fase vapor assistido por plasma (PECVD) sobre chapas de aço inoxidável 316L e lâminas de silício cristalino <100>. Os líquidos empregados foram o Hexametidissilazano (HMDSN), Hexametidissiloxano (HMDSO) e Hexametildissilano (HMDS). Determinamos as propriedades estruturais, mecânicas e tribológicas dos filmes crescidos, e a viabilidade do seu uso como revestimento protetor. Foram depositados dois conjuntos de amostras para cada líquido, o primeiro a 200C e o segundo 300oC. Em cada um dos conjuntos, a tensão de autopolarização no crescimento foi variada indo de -150V até -450V. Tentou-se caracterizar filmes crescidos a temperatura ambiente, porém não
obtivemos êxito, pois delaminavam. Os filmes foram caracterizados por técnicas de perfilometria, onde determinamos que os filmes crescidos com temperaturas de 200C tiveram a maior taxa de deposição. Estes filmes para todos os líquidos possuem uma tensão interna entre 1 e 2 GPa. Os filmes foram analisados também por espectroscopia de fotoelétrons induzidos por raios-x (XPS), espectroscopia de absorção no infravermelho e espectroscopia de emissão ótica (GDOES) onde identificamos as concentrações atômicas e as ligações químicas presentes nos filmes. Com a espectroscopia Raman observamos que os filmes têm presença de carbonos com hibridização sp2. Os filmes sintetizados têm um forte caráter polimérico, e para os crescidos com tensões de autopolarização maiores que -250V, observamos a presença das bandas D e G características de filmes de carbono amorfo. As análises feitas por nanoindentação determinou que os filmes tinham dureza entre 18 e 21 GPa. A microscopia de força atômica evidenciou que os filmes têm uma rugosidade rms em torno de 0,3nm. Medida de tribologia mostraram que os filmes têm um coeficiente de atrito de 0,25. Após as medidas de tribologia, foram feitas imagens de perfilometria para determinar o desgaste. Os filmes se mostraram resistentes, com a menor taxa de 7nm/min quando submetido a uma força de 0,3 Newtons e como contra corpo uma esfera de aço inoxidável (AISI302), e após as medidas os filmes não delaminaram. Com relação ao envelhecimento do filme, alguns foram sintetizados a mais de 4 anos, e continuam bem aderidos tanto sobre o substrato de aço, como o de silício. Verificamos também a viabilidade do uso do hexametildissílazano (HMDSN) como camada adesiva para a deposição de filmes de carbono amorfo hidrogenado sobre chapas de aço inoxidável com sucesso. Fizemos também a deposição de um filme depositado a partir do hexametildissiloxano (HMDSO) sobre um parafuso de aço inoxidável para verificar a viabilidade para deposições sobre materiais com geometrias diferentes, com sucesso, o filme bem aderido em sua superfície. / [en] In this work, we study films deposited by three organosilanes in liquid phase by the plasma deposition method (PECVD) on 316L stainless steel plates and crystalline silicon slides <100>. The liquids employed were Hexamethyldisilazane (HMDSN), Hexamethyldisiloxane (HMDSO) and Hexamethyldisilane (HMDS). We determined the structural, mechanical and tribological properties of grown films, and the feasibility of their use as a protective coating. Two sets of samples were deposited for each liquid, the first at 200C and the second at 300C. In each set, the bias at the growth
was varied ranging from -150V to -450V. Attempts were made to characterize films grown at room temperature, but we did not succeed because they delaminated. The films were characterized by profilometry techniques, where we determined that the films grown with temperatures of 200oC had
the highest deposition rate. The films were also analyzed by x-ray photoelectron spectroscopy (XPS), infrared absorption spectroscopy (FTIR) and glow discharge optical emission spectroscopy (GDOES), where we identified the atomic concentrations and the chemical bonds present in the films. With
the Raman spectroscopy we observed that the films have presence of carbons with hybridization sp2. The films synthesized have a strong polymeric character, and for those grown with bias higher than -250V, we observed the presence of D- and G- bands that are characteristics of amorphous carbon films. Analysis by nanoindentation determined that the films had a hardness between 18 and 21 GPa. Atomic force microscopy showed that the films have a roughness RMS around 0.3nm. Measurement of tribology showed that the films have a coefficient of friction of 0.25. After the tribology measurements, profilometry images were made to determine the wear. The films were resistant, with the lowest rate of 7 nm/min when subjected to a force of 0.3 Newtons and as against a body of stainless steel (AISI302), and after the measurements the films did not delaminate. Regarding the aging of the film, some were synthesized for more than 4 years, and remain well adhered both on the steel substrate and silicon. We also verified the feasibility of using hexamethyldisilazane (HMDSN) as an adhesive layer for the deposition of hydrogenated amorphous carbon films on stainless steel substrate successfully. We also deposited a film from the hexamethyldisiloxane (HMDSO) on a stainless steel screw to verify the feasibility for deposition on materials with different geometries, successfully, the film was well adhered on its surface.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:47738 |
| Date | 29 April 2020 |
| Creators | NEILETH JOHANNA STAND FIGUEROA |
| Contributors | MARCELO EDUARDO HUGUENIN MAIA DA COSTA |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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