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Previous issue date: 2014-04-16 / Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento / Ceramic electric insulators are fundamental support devices for electric energy distribution due to its mechanical resistance and dielectric properties. The presence of atmospheric humidity and pollutants can reduce the dielectric property. To achieve an auto cleaning surface or hydrophobic properties, the insulator must have low contact angle and low hysteresis with water. Although, the insulator vitreous surface layer possess great interaction affinity with environmental water. At the present work, aluminum nitride thin films were deposited on the vitreous protective layer of ceramic electric insulators. For this, a pulsed magnetron sputtering plasma was employed, with direct current (DC), and moisture of argon and nitrogen gases. An aluminum target with 99.999% purity was used as precursor. Continuous films deposited produced with Ar and N2 presented about 2 μm thickness, while the films produced with 100% N2 presented around 1 μm, both for the same treatment time. Low exposure times lead to depositions on surface defects and porosity of the insulator vitreous body and showed nanosize island growth (166, 155, 100 nm). The films thickness and surface characterization was performed with field emission scanning electron microscopy (FEG) and atomic force microscopy (AFM). Raman spectroscopy and X-ray diffraction showed the formation of an amorphous aluminum nitride film. The continuous film produced with 100% N2 presented 82.7° water drop contact angle, while the non-continuous film presented in average 67°. According to ASTM D7334-08, these films are hydrophobic. Roughness was not a determinative parameter for surface wettability, but the deposited film surface energy. To measure the contact angle a goniometer was developed. A four point probe was used to measure the electric resistivity for a semi-infinite surface. The Ar and N2 continuous film surface resistivity was 656/. For the nanosize films the surface resistivity was about M/. / Isoladores elétricos cerâmicos são dispositivos de suporte fundamentais para distribuição de energia elétrica, devido a sua resistência mecânica e a sua propriedade dielétrica. A presença tanto de umidade, como de poluentes na atmosfera, reduz essa capacidade. Com o intuito de se obter uma propriedade autolimpante ou hidrofóbica a superfície deve apresentar um baixo ângulo de contato com a água e possuir baixa histerese. No entanto, o vidrado do isolador apresenta uma grande afinidade com a água resultante da interação da superfície do vidro com a atmosfera. No presente trabalho, foi realizada a deposição de filmes de nitreto de alumínio sobre o vidrado de proteção do isolador elétrico cerâmico. Para isto, um plasma magnetron sputtering pulsado, de corrente contínua (CC), foi utilizado com a mistura dos gases argônio e nitrogênio. Como precursor de alumínio foi utilizado um alvo de 99,999% de pureza. Os filmes contínuos produzidos com Ar e N2 apresentaram espessura de, aproximadamente, 2 μm, enquanto os filmes produzidos com 100% de N2 possuem espessura de aproximadamente 1μm, ambos com o mesmo tempo de tratamento. Os filmes depositados sobre a superfície do vidrado com baixos tempos de exposição apresentaram crescimento em ilhas com tamanho nanométrico (166, 155, 100 nm) sobre os defeitos e as porosidades do corpo do isolador. A caracterização da espessura do filme e da superfície foi realizada com técnicas de microscopia eletrônica de varredura de efeito de campo (FEG) e microscopia de força atômica (AFM). Análises de espectroscopia Raman e de difração de raios X indicaram a formação de um filme de nitreto de alumínio (AlN) amorfo. O filme contínuo utilizando apenas N2 apresentou um ângulo de contato com a gota de água de 82,7°, enquanto os filmes não contínuos apresentaram em média 67°. Em acordo com a norma ASTM D7334-08 os filmes apresentam propriedade hidrofóbica. A rugosidade superficial não foi um fator determinante na molhabilidade superficial e sim a energia de superfície do filme depositado. Para a medição do ângulo de contato (Ɵ) foi desenvolvido um goniômetro. As propriedades da resistividade dos filmes para superfícies semi-infinitas foi adquirida pela técnica de sonda quatro pontas. A resistividade superficial do filme contínuo com Ar e N2 foi de 656/. Para os filmes nanoestruturados a resistividade superficial foi da ordem de M/.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede2.uepg.br:prefix/1454 |
| Date | 16 April 2014 |
| Creators | Mazur, Maurício Marlon |
| Contributors | Pianaro, Sidnei Antonio, Portella, Kleber Franke, Zara, Alfredo José |
| Publisher | UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciências de Materiais, UEPG, BR, Desenvolvimento e Caracterização de Materiais |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UEPG, instname:Universidade Estadual de Ponta Grossa, instacron:UEPG |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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