[pt] Este trabalho teve como objetivos o estudo das modificações nas propriedades de filmes de carbono amorfo hidrogenado (a-C:H) através do tratamento da sua superfície com plasma de tetrafluoreto de carbono (CF4) e Argônio e a deposição e estudo das propriedades tribológicas de filmes de carbono amorfo fluorado e hidrogenado (a-C:F:H) sobre substrato de aço inoxidável 316L. A primeira parte da tese descreve a funcionalização por plasma da superfície com flúor de filmes previamente depositados de a-C:H sobre silício cristalino 100 pela técnica da deposição química na fase vapor assistido por plasma PECVD. Esta funcionalização foi feita pelo emprego de plasma de uma mistura dos gases CF4 e Argônio em diferentes proporções. Estes filmes tiveram a sua superfície analisada por espectroscopia de fotoelétrons, microscopia de força atômica e tiveram a sua energia superficial avaliadas por medidas de ângulo de contato de três diferentes líquidos (água deionizada, glicerol e bromonaftaleno). A funcionalização com Flúor tornou a superfície superhidrofóbica, atingindo valores em torno de 140 graus. Na segunda parte da tese descrevemos com sucesso a deposição por PECVD de filmes de carbono amorfo fluorados sobre substratos de aço inoxidável 316L. Para melhorar a adesão, os substratos foram submetidos a tratamento com nitretação e carbonitretação por plasma e a posterior deposição de um filme de titânio e de a-C:H. Nestes filmes foram realizadas medidas de microscopia de força atômica, dureza, espectroscopia de fotoelétrons e tribometria para determinar o coeficiente de atrito e resistência ao desgaste mecânico. Os resultados obtidos mostraram que a incorporação de CF4, produz filmes com propriedades semelhantes às propriedades do Teflon. Obtivemos filmes com dureza em torno de 11Gpa, mais duro que o aço inoxidável 316L, cuja dureza é de aproximadamente 4,5 GPa, porém menor que a medida em aço nitretado. Com relação ao coeficiente de atrito, o filme de a-C:F:H apresentou uma redução significativa em relação ao aço e ao aço nitretado. As medidas de tribometria também mostraram que o filme ficou bem aderido e apresenta boa resistência ao desgaste mecânico, resistindo a centenas de ciclos com a ponta do tribometro arrastando sobre a superfície com forças aplicadas de 10N. Como resultado conseguimos depositar filmes sobre aço inoxidável 316L com baixo coeficiente de atrito, dureza elevada e boa resistência ao desgaste mecânico. / [en] This work aimed to the study of the modifications of the properties of carbon amorphous hydrogenated films (a-C:H) trough the treatment of the surface film with plasma of carbon tetra fluoride (CF4) and Argon. Another object has been the study of the tribological properties of carbon amorphous fluorinated and hydrogenated (a-C:F:H) deposited on substrates of stainless steel 316L. The first part of the these describes the functionalization by plasma of the surfaces with fluorine of films previously deposited of a-C:H on crystalline silicon 100 by the technique of plasma enhanced chemical vapor deposition PECVD. This functionalization was made by the use of plasma of a mixture of CF4 and Argon gases in different proportions. The films had their surfaces analyzed by photoelectron spectroscopy, atomic force microscopy and their surface energies calculates by measurement of the angle contact of three different liquids (water, glycerol and bromonaphthalene). The functionalization with Fluorine made the surface super hydrophobic, reaching values for the contact angle around 140 degrees. In the second part of the these we describe the successful deposition by PECVD of films of carbon amorphous fluorinated on stainless steel 316L. In order to improve the adhesion, the substrates were submitted to treatment with nitriding and carbonitriding by plasma and the subsequent deposition of a film of titanium and a-C:H. In these films were realized measurements of atomic force microscopy, hardness, photoelectron spectroscopy and tribometry to determine the friction coefficient and the resistance to mechanical wastage. The results obtained showed that an incorporation of CF4, produces films with properties similar to teflon properties. We obtained films with hardness around 11 Gpa, harder than stainless steel 316L, whose hardness is approximately 4,5 Gpa, but smaller than the measure in nitrated steel. In relation to the friction coefficient, the film of a-C:F:H presented a significant reduction in relation to the steel and nitrated steel. The tribometry measurements also showed that the film was well adhered and present good resistance to mechanical wear, resisting to hundreds of cycles with the point of the tribometry dragging on the surface with applied force of 10N. As result we get to deposit films on stainless steel 316L with low friction coefficient, elevated hardness and good resistance to mechanical wear.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:19910 |
| Date | 20 July 2012 |
| Contributors | MARCELO EDUARDO HUGUENIN MAIA DA COSTA |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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