Comportamento do sistema W-Si-N: função do teor de silício.

Abstract

A utilização de materiais compósitos, tipo revestimento/substrato, tem-se revelado como uma das soluções mais eficazes para fazer face às solicitações mecânicas, térmicas e químicas que, em grau crescente, vêm sendo aplicadas aos "Materiais". O presente trabalho insere-se nesta área de investigação e incide no desenvolvimento de revestimentos duros com resistência à oxidação acrescida. O sistema ternário estudado foi o W-Si-N e a técnica utilizada na deposição dos filmes foi a pulverização catódica magnetrão reactiva em corrente contínua. Os revestimentos foram caracterizados no que concerne à composição química, à morfologia e à estrutura. Foi também analisado o seu comportamento mecânico através da avaliação da dureza recorrendo a um equipamento de ultramicroindentação. No caso dos revestimentos com estrutura amorfa, esta caracterização foi ainda efectuada após recozimentos isotérmicos em atmosfera redutora até 1000C. Finalmente, a caracterização do sistema W-Si-N termina com o estudo do comportamento à oxidação em atmosfera de ar na gama de temperaturas 600-950C. Dependendo dos teores de silício e azoto, os revestimentos W-Si-N podiam apresentar estrutura cristalina ou amorfa. Genericamente, quanto maior os teores naqueles elementos tanto maior era a probabilidade de amorfização. Este comportamento foi determinante na dureza dos revestimentos. Os filmes amorfos eram menos duros (20-27GPa) do que os cristalinos (30-45GPa). A resistência à oxidação estava, também, condicionada pelo teor de silício. O melhor comportamento à oxidação, atribuído à formação de uma camada externa passiva de SiO2, foi observado em filmes com teores de silício elevados (filmes amorfos). A cristalização dos revestimentos amorfos W-Si-N parece constituir uma excelente alternativa para alcançar os objectivos propostos. Com efeito, os elevados valores de dureza atingidos após cristalização associados à elevada resistência à oxidação destes filmes, permite esperar tal facto.