Deposição e caracterização de filmes finos de nitreto de titânio para aplicações decorativas

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2014
Autor(a) principal: Lain, Gustavo Caberlon
Orientador(a): Figueroa, Carlos Alejandro
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Filmes finos
Nitreto de titânio
Materiais - Testes
Palavras-chave em Inglês:
Thin films
Titanium nitride
Materials - Testing
Link de acesso: https://repositorio.ucs.br/handle/11338/875
Resumo: O presente trabalho avalia a deposição de filmes de TiN com caráter decorativo sobre substratos de AISI 304. Os filmes produzidos neste estudo são compostos por uma intercamada de Ti entre o substrato e o filme de TiN, produzindo assim um sistema substrato/Ti/TiN. Foram estudados os efeitos da tensão de polarização aplicada ao substrato durante a deposição da intercamada de Ti e a influência da temperatura de deposição do filme, com variação de temperatura entre 25°C e 200°C. Os filmes foram depositados através da tecnologia PVD por arco catódico em um processo de deposição reativa em escala industrial, partindo de cátodos de Ti e gases argônio e nitrogênio. Os filmes tiveram sua composição química analisada através da técnica de espectroscopia por descarga luminescente, as fases cristalinas foram determinadas por difração de raios-X e a microestrutura e espessura das camadas foram avaliadas através de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Também foi medida a dureza em nanoescala dos filmes e, como forma de complementar os resultados obtidos, a carga crítica para início de deformação plástica dos filmes foi medida através de ensaios de esclerometria linear. Os resultados mostraram que ambos os parâmetros de processos analisados exercem influência significativa nas propriedades e características dos filmes formados, principalmente no teor de contaminação por oxigênio presente nos filmes e na carga crítica para deformação plástica. Além disso, também se observou que o filme depositado à 200°C apresenta uma mudança significativa na sua orientação cristalográfica e composição química em comparação com os depositados em temperaturas inferiores. Como resultado do trabalho, pôde-se determinar os parâmetros ideais para a deposição de filmes finos de TiN decorativos, possibilitando o desenvolvimento e a aplicação da tecnologia em escala industrial.
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Os filmes tiveram sua composição química analisada através da técnica de espectroscopia por descarga luminescente, as fases cristalinas foram determinadas por difração de raios-X e a microestrutura e espessura das camadas foram avaliadas através de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Também foi medida a dureza em nanoescala dos filmes e, como forma de complementar os resultados obtidos, a carga crítica para início de deformação plástica dos filmes foi medida através de ensaios de esclerometria linear. Os resultados mostraram que ambos os parâmetros de processos analisados exercem influência significativa nas propriedades e características dos filmes formados, principalmente no teor de contaminação por oxigênio presente nos filmes e na carga crítica para deformação plástica. Além disso, também se observou que o filme depositado à 200°C apresenta uma mudança significativa na sua orientação cristalográfica e composição química em comparação com os depositados em temperaturas inferiores. Como resultado do trabalho, pôde-se determinar os parâmetros ideais para a deposição de filmes finos de TiN decorativos, possibilitando o desenvolvimento e a aplicação da tecnologia em escala industrial.This work studies the deposition of titanium nitride (TiN) thin films on stainless steel AISI 304 substrate for decorative applications. The films studied here are composed of a layer of Ti working as an interlayer between the substrate and the TiN thin film, creating a system substrate/Ti/TiN. The BIAS applied on the substrate during the deposition of the Ti interlayer and the deposition temperature of the films between 25°C and 200°C were studied. The films were deposited by a PVD cathodic arc evaporation technique in a reactive deposition process, working with Ti cathodes and argon and nitrogen as gases. The equipment utilized for these depositions was an industrial PVD coating equipment. The chemical composition of the TiN films was analyzed by glow-discharge optical emission spectroscopy technique (GD-OES) and the crystalline structure by X-ray diffraction (XRD) and the microstructure and thickness by scanning electron microscopy (SEM). Also, the hardness at the nanoscale of the films was measured and scratch analyses were made to determine the critical load for the beginning of plastic deformation of the films. The results show that both analyzed process parameters significantly affect the properties and characteristics of the films, especially on the oxygen contamination content and the critical load for plastic deformation. Furthermore, it was also observed that the film deposited at 200°C presents a significant change on its crystallographic orientation and chemical composition compared with those deposited at lower temperatures. As a result of this research, it was possible to determine the optimized process conditions for the deposition of TiN thin films for decorative purposes, enabling the development and application of this technology in industrial scale.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior.Filmes finosNitreto de titânioMateriais - TestesThin filmsTitanium nitrideMaterials - TestingDeposição e caracterização de filmes finos de nitreto de titânio para aplicações decorativasinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UCSinstname:Universidade de Caxias do Sul (UCS)instacron:UCSinfo:eu-repo/semantics/openAccessUniversidade de Caxias do Sulhttp://lattes.cnpq.br/1164171991226527LAIN, Gustavo CaberlonPrograma de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos MateriaisTEXTDissertacao Gustavo Caberlon Lain.pdf.txtDissertacao Gustavo Caberlon Lain.pdf.txtExtracted texttext/plain107947https://repositorio.ucs.br/xmlui/bitstream/11338/875/3/Dissertacao%20Gustavo%20Caberlon%20Lain.pdf.txt045ce3a29d8f7af90a7bc277051d9df9MD53THUMBNAILDissertacao Gustavo Caberlon Lain.pdf.jpgDissertacao Gustavo Caberlon Lain.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1437https://repositorio.ucs.br/xmlui/bitstream/11338/875/4/Dissertacao%20Gustavo%20Caberlon%20Lain.pdf.jpg4d4f4332907ba54c4068d0f756563fddMD54ORIGINALDissertacao Gustavo Caberlon Lain.pdfDissertacao Gustavo Caberlon Lain.pdfapplication/pdf2832428https://repositorio.ucs.br/xmlui/bitstream/11338/875/1/Dissertacao%20Gustavo%20Caberlon%20Lain.pdf9f93177004f259851cf5825bdbafb606MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-8279https://repositorio.ucs.br/xmlui/bitstream/11338/875/2/license.txtdeeb8fa550aaa0758114cbdeb0c0955dMD5211338/8752019-04-01 16:35:15.298oai:repositorio.ucs.br:11338/875IERlY2xhcmEgcXVlIG8gZG9jdW1lbnRvIGVudHJlZ3VlIMOpIHNldSB0cmFiYWxobyBvcmlnaW5hbCwgZSBxdWUgZGV0w6ltIG8gZGlyZWl0byBkZSBjb25jZWRlciBvcyBkaXJlaXRvcyBjb250aWRvcyBuZXN0YSBsaWNlbsOnYS4gCiBEZWNsYXJhIHRhbWLDqW0gcXVlIGEgZW50cmVnYSBkbyBkb2N1bWVudG8gbsOjbyBpbmZyaW5nZSwgdGFudG8gcXVhbnRvIGxoZSDDqSBwb3Nzw612ZWwgc2FiZXIsIG9zIGRpcmVpdG9zIGRlIHF1YWxxdWVyIG91dHJhIHBlc3NvYSBvdSBlbnRpZGFkZS4KRepositório de Publicaçõeshttp://repositorio.ucs.br/oai/requestopendoar:2024-03-20T09:13:34.076369Repositório Institucional da UCS - Universidade de Caxias do Sul (UCS)false
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