Hard Coatings Flashcards
Diferenças entre PVD e CVD
- PVD usa temperaturas mais baixas
- CVD termico vai dos 800-2000
- Adesao
- CVD mais alta temperatura e mais difusao – promever ligacao maior entre metal e substrato
- PVD estrutura pode ser amorfa – fina
- CVD – cresce grao, reorganiza se – TG maior
- Efeito n significativo porque temperatura baixa – PVD
- Estado de tensoes
- Substratos não planos – PVD tem melhor replicação da superfície do substrato assumindo que há rotacao do substrato
- Espessuras- PVD mais fino que CVD
Propriedades para revestimentos duros
Os revestimentos duros devem apresentar várias propriedades além da alta dureza apenas no RT. O revestimento duro adequado também deve apresentar alta:
* Estabilidade térmica (não se decompõe a alta temperatura)
* Resistência à oxidação
* Resistência à corrosão
* Tenacidade
* Compatibilidade/adesão ao substrato
* Dureza à temperatura de serviço
O que precisamos?
- Precisamos de ter estabilidade térmica- n se podem decompor, volatilizar, difundir p substrato
- R oxidação- ferramentas usadas ao ar
- R. corrosão
- Tenaz – impactos e compressões sem partir
- Compativel para haver boa adesao
- Dureza a alta temperatura
A medida que aquece TIC perde dureza, o WC é melhor
Classificação Revestimentos duros
- Single layer – mais simples e mais barato de produzir
- Multi layer – Duas camadas funcionais e contribuem com caracteristicas diferente para corte e as vezes colocar uma camada entre elas para aumentar dissipacao de calor e adesao
- Super malha- Multi camada a nivel nanometrico – Poupa possibilidade de deslocacoes no int do revestimento- revestimento bastante duro
- Nano compositos – Dispersar segunda fase, nano fios, etc
Single Layer
Estes revestimentos consistem numa única camada de película fina. O método mais comum para criar estes filmes é por PVD
Multilayer
Estes revestimentos consistem em dois ou mais materiais sobrepostos um sobre o outro. Normalmente, uma camada intermediária é adicionada para melhorar a aderência superficial entre o substrato e os revestimentos
Superlattice
Estes são revestimentos em camadas ao nível da nanoescala. Esta configuração melhora muito a dureza da ferramenta de corte. Camadas muito finas impedem a formação de deslocamentos, enquanto a diferença no comportamento elástico das camadas impede o movimento de deslocamentos de uma camada para outra.
Nanocomposite
Estes revestimentos consistem em duas fases cristalinas (ou uma cristalina e uma amorfa) ao nível da nanoescala
TiN
O nitreto de titânio é o revestimento de nitreto mais utilizado. O TiN era um revestimento de uso geral, simples e econômico para indústrias de usinagem desde sua comercialização, há cerca de 50 anos. A cor dourada da TiN também encontra várias oportunidades nos mercados de revestimento decorativo.
Alta dureza (2400-2600 HV)
* Manutenção da dureza
* Estável em oxigénio até 450-500 ºC (pode ser utilizado até 600 ºC)
* Elevada resistência à corrosão
* Biocompatível
* Boa aparência
* Boa aderência à maioria dos substratos
* Baixo coeficiente de atrito
- TiN – Primeiro revestimento com aplicação industrial massiva
- Tem estrutura identica a do sal
- Dourado
- Dureza significativa e mantem ate alta temperatura
- R. corrosao – Usado em ferramentas para cirurgias
- Baixo coeficiente de friccao – ferramentas de deformacao plastica e importante
TiCN
- Foi após o TiN, melhorando a sua dureza (~3000 HV) e resistência ao desgaste.
- A sua estrutura é reforçada pela adição de átomos de carbono à estrutura cristalina do TiN que aumentam a dureza através da distorção da rede.
- É utilizado até 400 ºC.
- Muito usado no mercado de revestimento decorativo por causa de seu amplo espectro de cores, correspondendo a diferentes relações C / N.
- O processo de revestimento é mais complexo do que para o TiN, introduzindo o segundo gás reativo ou elemento extra (C).
- Substituição de atomos de N por C – Dureza maior
- Mais azoto – mais cor dourada
- Mais caro
- So pode ser usado até 400ºC
TiAlN
- Terceira geração de revestimentos TiN
- Átomos de Al substituem os locais Ti. Normalmente, o TiAlN tem 50-55% Ti, 40% Al e o restante é N.
- A distorção da rede é consideravelmente maior do que no TiCN
o Concede ao TiAlN um revestimento superduro (~3500 HV) para trabalhos de maquinagem. - Vantagem do TiAlN : Retenção de dureza a temperaturas mais elevadas devido à característica resistente à oxidação do Al (formação de Al2O3) que confere dureza durante o funcionamento (até 800-850 ºC).
- Tempos de serviço mais longos do que o TiN
- Usinagem de alta velocidade (HSM)
- Adequado para maquinagem a seco sem resfriamento
- Aumenta- se dureza
- Distorção na malha maior
- Subida da temperatura de serviço por causa do al-
- Al a alta temperatura forma filme de oxido de al com elevada dureza
- High speed machining-
- Temperatura aumenta e é importante manter dureza
AlTiN
- Os revestimentos AlTiN são uma quarta geração da TiN
- Exiba conteúdo Al mais alto (60-65%Al, ~30%Ti, 5%N).
- Um pouco mais suave (2800-3300 HV) então TiAlN é excelente para cortar a temperaturas mais altas devido à grande presença de Al (até 900 ºC).
- Tanto o TiAlN como o AlTiN funcionam melhor a temperaturas mais elevadas.
- A cor do TiAlN muda de castanho para azul-roxo escuro de acordo com seu conteúdo de Al.
- Menos Ti
- Efeito de Al é maior
- Dureza um pouco mais baixa
CrN
- O nitreto de crómio (CrN) é um composto intersticial com menos deslocações do que o Cr puro.
- Maior dureza (1400- 2500 HV) e resistência a temperaturas mais elevadas do que o TiN (até 700 ºC)
- Menor resistência à compressão
o Não é adequado para aplicações de compressão. - Usado em matrizes e moldes, ferramentas para usinagem de/Al, componentes de motores, peças de bombas, e como um substituto para cromado duro funcional
- chapeado.
- Azoto cria cristal mais duro que estrutura cristalina so de Cr
- Consegue elevar temperatura do que TiN
- Aplicações de compressao não da
AlCrN and TiCrN AlCrN
Dureza (3000-3300 HV) e temperatura de serviço superiores à CrN (até 900-1100 ºC).
TiCrN
- Maior dureza (3000-4000 HV)
- Menor coeficiente de atrito
- Maior resistência à oxidação do que o TiN.
- Eles são uma versão melhorada do CrN ou TiN.
- Também muitas vezes supera os revestimentos à base de alumínio de alta temperatura (TiAlN e AlTiN), quando o trabalho é feito na presença de um refrigerante ou a aplicação não desenvolve altas temperaturas
- Oxido de Ti mais poroso e menos R a temperatura que alumina
- R calor menor
