Estudo do Comportamento Tribológico de filmes DLC dopados com Ag

Abstract

A evolução tecnológica conduz à necessidade de utilização, em diversas aplicações, de revestimentos auto-lubrificantes, devido à impossibilidade de empregar um lubrificante líquido. O carbono tipo diamante (DLC: Diamond-like Carbon) é comumente conhecido pelo seu baixo coeficiente de atrito e taxa de desgaste e, por mais, tem despertado interesse devido à diversidade de características aquando da sua dopagem. Quando se emprega um revestimento DLC num componente, este forma uma camada de transferência, melhorando o contacto entre as superfícies, e desta forma aumenta o tempo de vida útil do equipamento. Devido à aplicação destinada para os revestimentos foram realizados ensaios tribológicos a seco, de forma a simular a sua utilização como revestimento auto-lubrificante. Os revestimentos foram produzidos por pulverização catódica em magnetrão, com diferentes teores de prata, por forma a avaliar a sua influência quando dopada na matriz do DLC. Foram avaliadas as propriedades estruturais, mecânicas e adesivas, por fim, realizaram-se ensaios tribológicos em ambiente não lubrificado, esperando com isso, compreender os fenómenos de atrito e desgaste a que os revestimentos estão sujeitos. Verificou-se que a prata introduzida nos revestimentos até concentrações de 6 %at. não induz variações estruturais no DLC, pelo contrário a adição de 13 %at. promoveu a formação de nanocristais de prata e da organização do carbono em anéis aromáticos. A dopagem do DLC com 13 %at. Ag incutiu a diminuição tanto das tensões residuais como da dureza, e melhorou a adesão dos revestimentos ao substrato. Observou-se a diminuição das pressões de contacto com a adição de prata, e uma redução do desgaste do elemento antagonista para teores de 6%at.e 13 %at. de Ag. Desta forma é possível concluir que a dopagem dos revestimentos com teores até 13 %at. de Ag não alteram significativamente as propriedades do DLC, no entanto é possível tirar proveito da sua dopagem para melhorar a adesão e diminuir as tensões residuais dos revestimentos.

Abstract With the technological developments the need for use the self-lubricating coating, in various applications, increase due to the impossibility of employing a liquid lubricant. The DLC is commonly known for its low coefficient of friction and low wear rate, and more, has attracted attention because of the different characteristics when they are doped. When employing a DLC coating on a component it forms a transfer layer, improving the contact between the surfaces, thereby increasing the useful life of the equipment. Due to the application intended for tribological coating the tests were performed at dry, to simulate their use as self-lubricating coating. The coatings were produced by magnetron sputtering, with different amounts of silver, in order to evaluate the influence of the silver when doped in the DLC. The work consists in evaluate the structural, mechanical and adhesive proprieties. Finally, the tribological tests were performed at dry lubricant, hoping to comprise the phenomena of friction and wear to which the coatings are subject. It was found that the silver introduced into the coating up to concentrations of 6 %at. doesn’t induce structural changes in the DLC, however the addition of 13 %at. promoted the formation of nanocrystals of silver and organization of carbon in aromatic rings. The addition of Ag (13 %at.) promotes the decrease of the residual stresses, hardness and improves the adhesion of coatings to the substrate. There was a decrease in contact pressure with the addition of silver and a reduction in the wear of counterpart. In this sense, coatings doped with Ag concentrations up to 13 %at. improve the adhesive properties of the DLC, and the wear of the counter body, making it possible to take advantage of Ag bactericidal properties without affecting the coating characteristics.