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Análise da nitretação por plasma com gaiola catódica em aço AISI H13
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-05-05) Bezerra, Polyana de Lima; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; Maxwell Santana Libório; Costa, Thércio Henrique de Carvalho; Libório, Maxwell Santana; Neto, João Freire de Medeiros
: O presente trabalho consiste em analisar a influência da deposição de filmes de TiN e FexNy através da técnica de nitretação por gaiola catódica sobre substrato de aço AISI H13. Logo, as amostras foram submetidas a nitretação por plasma com gaiolas catódicas distintas, sendo estas de Titânio Grau II e Aço Inox AISI 304 com temperaturas respectivamente controladas a 450°C e 400°C durante 4 horas. Após realizado, as amostras foram caracterizadas através de microscopia ótica, microdureza superficial e de perfil. Por fim, os resultados constataram que todas as amostras obtiveram um aumento significativo de dureza superficial e de perfil, porém o tratamento que se sobressaiu foi o da nitretação por plasma com gaiola catódica de Titânio grau II, pois apresentou uma melhor dureza de superfície e perfil a uma maior profundidade, sendo adequado para a aplicação em elementos de máquinas e ferramentas que necessitem apresentar maior resistência ao desgaste e mecânica.
Application of nitriding and duplex treatment on steel drills-HSS
(JMEST, 2020-04) Feitor, Michelle Cequeira; Serra, Petteson Linniker Carvalho; Sousa, Rômulo Ribeiro Magalhães de; Barros Neto, João Rodrigues de; Libório, Maxwell Santana; Costa, Thércio Henrique de Carvalho
The present study aims to evaluate the application of plasma nitriding (at temperatures of 450° and 500°C) and duplex treatment (conventional nitriding followed by TiN deposition, using the cathodic cage deposition technique). Samples were characterized by Vickers Microhardness Test, Scanning Electron Microscopy-SEM, and Energy Dispersion Spectroscopy-EDS. Drill performance was evaluated after machining SAE1045 steel specimens, using flank wear and hole diameter measurements. The performance test pointed to the viability of the treatment at 450°C, whose treated drill had a longer life than in the untreated drill, in addition to meeting the dimensional quality in all holes. In contrast, the other tools, nitrided at 500°C and submitted to the duplex treatment, they presented performance below the expected, not showing viability for application in these conditions. Additionally, it was observed the existence of a thermal gradient formed during the treatment
Deposição a plasma de revestimento solido-lubrificante utilizando técnica de cilindros catódicos em aço AISI1020
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-12-23) Lima, Luciano Lucas Fernandes; Costa, Thércio Henrique de Carvalho; Medeiros Neto, João Freire de; Libório, Maxwell Santana
A utilização de filmes sólidos lubrificantes permite ser uma ótima opção no controle do desgaste e atrito sob certas condições de operação além de não agredirem o meio ambiente. Assim, este trabalho visa realizar um estudo acerca da deposição por plasma com cilindros catódicos de filmes finos de MoS2 em substratos de aço AISI 1020. A partir de uma adaptação da gaiola catódica, as amostras foram tratadas em potencial catódico e flutuante com temperaturas de 300 °C, 350 °C e 400 °C, todas com atmosfera rica em argônio. Após os tratamentos, as mesmas foram submetidas a análises químicas por difração de raios X (DRX), além de ensaio tribológico caloteste. Foi possível quantificar a espessura do revestimento utilizando microscopia eletrônica de varredura (MEV). De maneira geral, os resultados apresentaram êxito na deposição do bissulfeto de molibdênio em todas as amostras tratadas em potencial flutuante, como foi possível visualizar no DRX, uma vez que indicou a presença de picos referentes ao MoS2 e seus compostos, além de uma expressiva redução no desgaste através no ensaio de caloteste.
Deposição de filmes compósitos NbxOy/C/TiOx em aço SAE 4340
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-02-24) Santos, Antonio Thiago dos; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; http://lattes.cnpq.br/3647710047561421; Libório, Maxwell Santana; http://lattes.cnpq.br/1840848773429843; Medeiros Neto, João Freire de; http://lattes.cnpq.br/912818360056795
O aço SAE 4340 é uma importante liga metálica utilizada na produção de componentes como virabrequins e perfuratrizes, pois é um material resistente a desgaste e a corrosão. Com o objetivo de estudar as mudanças nas propriedades deste metal, devido a deposição a plasma de filmes compósitos usando a técnica da gaiola catódica (CCPN) foi realizado esse trabalho. As amostras de aço SAE 4340 foram tratadas com deposição a plasma de uma mistura de dióxido de titânio (TiO2), pentóxido de nióbio (Nb2O5) e grafite (C) em uma atmosfera de nitrogênio e hidrogênio, os tratamentos tiveram um período de 4 horas e cada amostra foi tratada a uma temperatura diferente que são de 300°C, 350ºC e 400°C. As amostras foram caracterizadas com o objetivo de se medir a variação da dureza, resistência ao desgaste e a deposição de material, assim sendo foi realizado testes de microdureza, pino-sobre-disco, microscopia ótica, perfilometria de rugosidade, fluorescência de raios X (FRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Durante os testes foi identificado um aumento na dureza, maior resistência ao desgaste e uma deposição de material nas amostras.
Desenvolvimento de ferramentas de corte auto-lubrificantes utilizando deposição de filmes finos de MoS2/TiN em multicamadas por magnetron sputtering
(2020-01-24) Libório, Maxwell Santana; Alves, Salete Martins; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; ; ; ; Feitor, Michelle Cequeira; ; Franceschini Filho, Dante Ferreira; ; Sousa, Rômulo Ribeiro Magalhães de;
A lubrificação no processo de fabricação representa até 17% no custo total da produção, sendo um fator importante para a indústria. Além do alto custo, no campo de fabricação e usinagem, o uso de fluidos de corte promovem riscos para saúde e meio ambiente. Portanto, um dos focos no estudo de lubrificantes está em substituir produtos químicos para tornar o processo cada vez mais limpo. Atualmente, a maioria das ferramentas de corte de alta velocidade apresentam revestimentos que diminui o uso de lubrificantes líquidos. Filmes sólidos lubrificantes como MoS2 são usados no controle de atrito e desgaste em aplicações tribológicas severas. Estes filmes são formados normalmente através de deposição por plasma por magnetron sputtering. Para produzir revestimento lubrificante em ferramenta de aço rápido e metal duro, neste trabalho, foi desenvolvido um processo híbrido de formação de filmes em multicamadas de nitreto de titânio (TiN) e bissulfeto de molibdênio (MoS2) usando as técnicas de deposição por gaiola catódica e magnetron sputtering. Os filmes foram depositados em substratos de aço M2 e ferramentas de WC. Foram realizados os ensaios de microdureza Vickers para quantificar a resistência superficial das amostras revestidas. Caracterizações químicas e morfológicas foram usadas neste estudo para relacionar a estrutura, fases e número de camadas dos filmes com a mudança do atrito e perda de energia na forma de calor no processo de usinagem. Difração de raios-X (DRX) e Espectroscopia de energia dispersiva (EDS) foram usados para determinar as fases e composição dos filmes, a morfologia foi observada por meio do ensaio de Microscopia de força atômica (MFA) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A rugosidade foi medida com rugosímetro portátil e após os processos de deposição das camadas nos discos de aço M2 a avaliação do coeficiente de atrito foi feita por ensaio de HFRR e nas ferramentas de WC foi realizado o ensaio de usinagem em torno convencional. Neste ensaio foram apresentados resultados favoráveis a lubricidade do material, apresentando menor perda de energia em forma de calor e consequentemente, diminuição do atrito, o que resulta em aumento de vida útil e menor possibilidade de formação de trincas térmicas nas ferramentas submetidas ao processo híbrido (deposição por gaiola catódica e magnetron sputtering) apresentado neste trabalho.
Desenvolvimento e estudo da técnica de deposição por plasma gerados através de cilindros catódicos
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-07-09) Medeiros Neto, João Freire de; Nascimento, Rubens Maribondo do; https://orcid.org/0000-0001-9094-0044; http://lattes.cnpq.br/8671649752936793; http://lattes.cnpq.br/9128183600567956; Alves, Salete Martins; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; Carvalho, Albano Augusto Cavaleiro Rodrigues de; Fontana, Luís César; Libório, Maxwell Santana
Este estudo introduz a técnica de deposição de filmes compósitos por meio da deposição a plasma por cilindros catódicos (CCyPD). Tal técnica corresponde a uma variação do sistema de deposição por gaiola catódica (CCPD) existente, que consiste na substituição dos furos da gaiola por cilindros de materiais na forma de pós compactados, o que permite a deposição de diversos tipos de materiais de forma simultânea e empregando parâmetros de tratamento já utilizados na deposição por gaiola catódica convencional, o qual viabiliza e facilita a implantação desta técnica. Desta forma, este trabalho apresenta três diferentes deposições, que utilizaram a técnica de cilindros catódicos. No primeiro tratamento foram utilizados cilindros de MoS2, com o intuito de depositar um filme de estrutura lamelar que favorece os planos de deslizamento e reduz o coeficiente de atrito; no segundo, foram utilizados cilindros de pó composto contendo TiO2, Nb2O5 e C (grafite), com fluxo de hidrogênio e nitrogênio que favorecem a redução de óxidos e a deposição de um filme duro a base de nitretos e carbetos de titânio e nióbio; e no terceiro utilizaram-se os dois tipos de cilindros, usados anteriormente, de forma simultânea para a deposição de um filme duro e lubrificante. As amostras tratadas apresentaram uma menor taxa de desgaste, coeficiente de atrito mais baixo e uma menor temperatura de durante o ensaio tribológico, quando comparadas com as amostras não tratadas, devido à presença de uma fase de bissulfeto de molibdênio (MoS2), que atua como um agente lubrificante sólido em aplicações de contato deslizante. Os tratamentos que utilizaram deposição de filme duro resultaram em um aumento de três a quatro vezes de dureza e houve a formação de filmes compósitos de TiN, NbN, NbC. Houve também destaque para a redução do desgaste, que diminuiu de 10 a 50 vezes para as amostras tratadas em maiores temperaturas.
Determination of film thickness through simulation of vickers hardness testing
(Materials Research, 2017-05) Libório, Maxwell Santana; Dias, Avelino Manuel da Silva; Souza, Roberto Martins
In recent decades, changes in the surface properties of materials have been used to improve their tribology characteristics. However, this improvement depends on the process, treatment time and, essentially, the thickness of this surface film layer. Physical vapor deposition (PVD) has been used to increase the surface hardness of metallic materials. The aim of the present study was to propose a numerical-experimental method to assess the thickness (l) of films deposited by PVD. To reach this objective, Vickers experimental hardness data (HV) assays were combined with numerical simulation to study the behavior of this property as a function of maximum penetration depth of the indenter (hmax) into the film/substrate conjugate. A strategy was developed to combine the numerical results of the H x hmax/l curve with Vickers experimental hardness data (HV). This methodology was applied to a TiN-coated M2 tool steel conjugate. The mechanical properties of the studied materials were also determined. The thickness results calculated for this conjugate were compatible with their experimental data.
Efeito das propriedades físicas, químicas e morfológicas na redução de arrasto do Sylgard 184 modificado por plasma no escoamento laminar
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-07-08) Lima, Luiz Henrique Pinheiro de; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; Bessa, Kleiber Lima de; http://lattes.cnpq.br/3825553608740400; https://orcid.org/0000-0001-7429-4273; http://lattes.cnpq.br/3647710047561421; http://lattes.cnpq.br/3732022226834668; Feitor, Michelle Cequeira; https://orcid.org/0000-0002-4850-9493; http://lattes.cnpq.br/4011909474871656; Ortiz, Jayme Pinto; Libório, Maxwell Santana
Neste trabalho foi proposto produzir superficies de silicone tratada superficialmente a plasma que podem promover a redução de arrasto e melhoria da redução do desgastes de dispositivos customizados de silicone que nescessita de redução de arrasto, além de analisar as propriedades mecânicas das superficies produzidas. As superfícies superhidrofóbicas (SSH) possuem alta repelência à água e vêm sendo estudadas como mecanismo alternativo para redução de arrasto. As alterações promovidas na superfície do Sylgard® devido a deposição de substância como: acetileno, argônio e oxigênio, através do tratamento a plasma tem apresentado o fenômeno de redução de arrasto em superfícies cilíndricas propostos em diâmetros e comprimentos predefinidos. A redução de arrasto (RA) para os tubos flexíveis foi avaliada em bancada de reômetro, nas variações de rotações por minuto de 50 rpm, 100 rpm, 250 rpm antes e após a deposição a plasma. As modificações superficiais, morfológicas e químicas, foram comprovadas por análises de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Infravermelho por Transformada de Fourrier (AFTIR), Microscopia de Força Atômica (MFA), em placas planas, esperando que seja mostrada a impressão de uma estrutura rugosa na escala nanométrica com deposição de elementos químicos da solução polimerizante através do plasma. As amostras tratadas mostraram - se com menor resistência ao escoamento da água, testado através da imposição do torque sobre os tubos. As amostras de argônio apresentaram as melhores reduções de arrasto mesmo submetidas a escoamento laminar.
Estudo da deposição a plasma utilizando nova configuração de gaiola catódica: avaliada através da deposição de filme fino de MOS2 em Aço AISI 1020
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-05-18) Lima, Luciano Lucas Fernandes; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; https://orcid.org/0000-0001-7429-4273; http://lattes.cnpq.br/3647710047561421; http://lattes.cnpq.br/0440790608265232; Nascimento, Igor Oliveira; Libório, Maxwell Santana; Sousa, Rômulo Ribeiro Magalhães de
A utilização de filmes sólidos lubrificantes é uma ótima opção no controle do desgaste e atrito sob certas condições de operação além de não agredirem o meio ambiente. Assim, este trabalho visa realizar um estudo acerca da deposição por plasma com gaiola catódica de filmes finos de MoS2 em substratos de aço AISI 1020. A partir de uma adaptação da gaiola catódica denominada cilindros catódicos, as amostras foram tratadas em potencial catódico e flutuante com temperaturas de 300 °C, 350 °C e 400 °C, todas com atmosfera rica em argônio, para estudar sua deposição nas duas configurações de potencial. Após os tratamentos, as amostras foram submetidas a análises químicas por difração de raios-X (DRX) e espectroscopia Raman, além de ensaio tribológico de caloteste. Foi possível quantificar a espessura do revestimento utilizando microscopia eletrônica de varredura (MEV). De forma geral, os resultados indicaram êxito na deposição do bissulfeto de molibdênio em todas as amostras tratadas em potencial flutuante, e na formação de compostos de sulfeto em potencial catódico. Também foi possível qualificar o filme observando as bandas de vibração após deconvolução da espectroscopia Raman, uma vez que indicou a presença de picos referentes ao MoS2 e seus compostos. Por fim, houve uma expressiva redução no desgaste através do ensaio de caloteste.
Estudo da deposição de filmes de bissulfeto de molibdênio por plasma em gaiola catódica
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-02-18) Sousa, Douglas Rafael Silva; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; Libório, Maxwell Santana; Medeiros Neto, João Freire de
A utilização de filmes sólidos lubrificantes permite operações que não agridem o meio ambiente, além de serem uma ótima opção no controle do desgaste e atrito sob certas condições de operação. Assim, este trabalho visa realizar um estudo acerca da deposição por plasma em gaiola catódica de filmes finos de MoS2 em substratos de aço AISI 1020. A partir de uma adaptação da gaiola catódica, as amostras foram tratadas em temperaturas de 300 °C, 350 °C e 400 °C. Após os tratamentos, as mesmas foram caracterizadas por difração de raios-X, espectroscopia Raman, ensaio tribológico pino-disco e análise topográfica por rugosidade. De forma geral, os resultados indicaram êxito na deposição do bissulfeto de molibdênio em todas as amostras tratadas, além de uma expressiva redução no desgaste, contudo, não foi possível verificar uma redução do coeficiente de atrito em relação ao substrato sem tratamento.
Estudo da deposição de hidroxiapatita por PEO em amostras de TI CP2 e aço inoxidável AISI 316LVM
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-01-15) Menezes, Anderson Wagner Alves de; Feitor, Michelle Cequeira; ; http://lattes.cnpq.br/4011909474871656; ; http://lattes.cnpq.br/3703537226549989; Silva, Filipe Samuel Correia Pereira da; ; Libório, Maxwell Santana; ; http://lattes.cnpq.br/1840848773429843; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; ; http://lattes.cnpq.br/3647710047561421
A relação tecido-prótese é de crucial importância para o sucesso de um implante. Visando maiores níveis de afinidade entre o implante e o corpo humano a engenharia se debruça em estudos sobre processos de revestimentos cerâmicos, modificações superficiais e busca de novos materiais. Muitas pesquisas têm-se dado sobre o recobrimento de superfícies metálicas com hidroxiapatita, devido as suas características serem similares ao osso humano, através da técnica de plasma eletrolítico oxidativo (PEO), visando a melhora da biocompatibilidade dos implantes, o aumento de vida útil e reduzindo processos de rejeição ou reações adversas. Assim, o dado trabalho buscou estudar a influência de algumas variáveis do processo PEO na formação de um revestimento de hidroxiapatita em superfícies de Ti cp2 e aço AISI 316lvm. Para esse fim, foi estudada a variação do pH da solução eletrolítica (1 a 9), o tempo total de tratamento (15 a 90s), o comportamento da corrente elétrica no tempo, a polaridade de tratamento e a solução eletrolítica, sempre para a variação de somente um dos parâmetros citados. Os resultados de FRX, EDS e MEV-FEG denotaram o sucesso na produção de um revestimento, que de acordo com as variáveis de tratamento pode apresentar variados níveis de espessura, porosidade, topografia e de percentual dos elementos base da hidroxiapatita (Ca e P).
Experimental-numerical technique to evaluate the thickness of tin thin film
(Materials Research, 2019) Dias, Avelino Manuel da Silva; Silva, Everton Carneiro da; Libório, Maxwell Santana
In this study, the numerical analysis of instrumented indentation testing was combined with the experimental procedure to evaluate the mechanical properties and thickness of a titanium nitride (TiN) film deposited on titanium substrate (Ti) by plasma processing. TiN film thickness is an important parameter for the surface treatment industry. In numerical analysis, the finite elements method (FEM) was applied using Marc™ commercial software. Initially, the mechanical properties of the film and substrate were determined using a numerical-experimental methodology, combining the results of indentation testing with a Berkovich indenter and the same numerical simulation for both the film and substrate. Next, the behavior of instrumented Vickers hardness as a function of maximum indenter penetration depth (hmax) was compared with the numerical results of this hardness as a function of the ratio between penetration depth and film thickness (hmax/t). Both curves were fitted using power law equations, which calculated film thickness applying a new convergence algorithm. Finally, it also was shown that the film thickness obtained agrees with the experimental range reported in the literature.
Influência das camadas de nitreto de titânio e nitreto de ferro depositadas por gaiola catódica sobre aço AISI D2
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2020-12-18) Santos, Pedro Henrique Diniz dos; Costa, Thércio Henrique de Carvalho; Maxwell Santana Libório; Costa, Thércio Henrique de Carvalho; Libório, Maxwell Santana; Nascimento, Igor Oliveira
Aço AISI D2 é classificado como aço para trabalho a frio com alto teor de cromo e de carbono, possui boa resistência a abrasão e elevada dureza. A utilização desse aço em ferramentas como punção, matrizes exige dentre outras coisas que ele sofra desgastes e consequentemente sua vida útil seja limitada. O uso de tratamentos termoquímicos para o aumento da dureza superficial, resistência a corrosão e ao desgaste já está consolidado na literatura, entretanto em aços-ferramenta aplicados em trabalho a frio o mesmo ainda encontra desafios. A tecnologia de Plasma por se tratar de uma técnica ambientalmente correta possui uma vasta aplicabilidade atualmente. Assim, o objetivo deste trabalho é estudar o efeito das deposições das camadas de TiyN e FexN, pela nitretação a plasma com gaiola catódica, nas propriedades mecânicas, físico-química e morfológica, de aços AISI D2. Amostras de aço AISI D2 com dimensão 10 mm x 10 mm x 1,5 mm foram nitretadas por gaiola catódica utilizando gaiola de Aço Inox AISI 316 e de Titânio grau 2, durante 4 horas a uma temperatura de 400°C para o tratamento com a gaiola de Aço inox e 450°C para o tratamento de gaiola com a gaiola de Titânio, após os processos de Nitretação as amostras foram caracterizadas utilizando Microscopia Ótica e Microdureza, onde constata-se que as mesmas tiveram aumento de dureza superficial, camada de compostos bem definida e separadas em Ti2N para as amostras nitretadas só com gaiola de titânio, Fe2-3N para amostras nitretadas só com a Gaiola de Aço inox e camada sob camada, para amostras que foram submetidas as duas nitretações.
Influência das camadas de nitreto de titânio e nitreto de ferro depositadas por gaiola catódica sobre aço AISI D6
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2020-12-18) Caravina, Debora Augusta Oliani; Costa, Thércio Henrique de Carvalho; Maxwell Santana Libório; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; Libório, Maxwell Santana; Nascimento, Igor Oliveira
Neste trabalho, amostras de aço ferramenta AISI D6, com dimensões 10 mm x 10 mm x 1,5 mm, foram submetidas a nitretação em gaiola catódica por plasma de TiyN e FexN¸ com objetivo de estudar os efeitos dessa técnica nas propriedades mecânicas, físico-químicas e morfológicas do aço. Nesse método, as amostras foram colocadas num potencial catódico, dentro de uma gaiola catódica (foram utilizadas duas gaiolas de matérias distintos, Aço Inox AISI 316 e de Titânio grau 2), durante 4 horas a temperaturas de 400 e 450°C. Após os processos de nitretação, as amostras foram caracterizadas utilizando microscopia ótica e microdureza. Por fim, os resultados constataram que todas as amostras obtiveram aumento da dureza superficial. Além disso, com exceção da amostra nitretada apenas com gaiola de Aço Inox, que não exibiu camada aparente, as amostras apresentaram camada de compostos bem definida e separadas em Ti2N para as amostras nitretadas só com gaiola de titânio, e camada sob camada (Ti2N+Fe2-3N ou Fe2-3N+Ti2N), para amostras que foram submetidas as duas nitretações.
Metodologia númerico-experimental para avaliação da espessura de filmes de nitreto de titânio obtidos por processamento a plasma
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2015-03-02) Libório, Maxwell Santana; Dias, Avelino Manuel da Silva; ; http://lattes.cnpq.br/1142442322601442; ; http://lattes.cnpq.br/1840848773429843; Silva, Luiz Cláudio Ferreira da; ; http://lattes.cnpq.br/3812459994118013; Freire Júnior, Raimundo Carlos Silvério; ; http://lattes.cnpq.br/1042806990155996; Christoforo, André Luis; ; http://lattes.cnpq.br/7623383075429186
Nas ultimas décadas, a alteração das propriedades superficiais de materiais tem sido muito utilizada para melhorar suas características tribológicas. Contudo, essa melhoria depende do processo, do tempo de tratamento e, principalmente, da espessura desta camada ou do filme superficial. Atualmente, o processo de deposição a plasma PVD (Physical vapor Deposition) de Nitreto de Titânio (TiN) vem sendo utilizado para aumentar a dureza superficial de materiais metálicos. Por isso, o objetivo deste trabalho foi de propor um método numérico-experimental para avaliar a espessura filmes (l) de TiN depositados por PVD. Para atingir este objetivo, combinaram-se resultados experimentais de ensaios de dureza (H) com sua simulação numérica para estudar o comportamento desta propriedade em função da profundidade de penetração máxima do indentador (hmax) no conjugado filme/substrato. Foram adotadas duas metodologias para determinar a espessura do filme. A primeira combinou os resultados numéricos da curva H x hmax com sua curva experimental obtida através do ensaio de indentação instrumentado. Esta metodologia foi usada com sucesso em um conjugado de Titânio (Ti) revestido por TiN. Uma segunda estratégia combinou os resultados numéricos da curva Hv x hmax com dados experimentais de dureza Vickers (Hv). Esta outra metodologia foi aplica em um conjugado de aço ferramenta M2 recoberto por TiN. As propriedades mecânicas dos materiais estudados também foram determinadas no presente trabalho. As espessuras encontradas para os dois conjugados apresentaram resultados compatíveis com seus dados experimentais.
Nitretação eletrolítica a plasma de aços AISI M2, AISI D2 e AISI D6
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-12-16) Carneiro, Jordan Nelson Soares; Feitor, Michelle Cequeira; https://orcid.org/0000-0002-4850-9493; http://lattes.cnpq.br/4011909474871656; http://lattes.cnpq.br/7131322876414773; Santos, Edson José da Costa; Queiroz, José César Augusto de; Libório, Maxwell Santana; https://orcid.org/0000-0003-1579-8775; http://lattes.cnpq.br/1840848773429843; Costa, Thercio Henrique de Carvalho
Na indústria metal-mecânica onde os aços-ferramenta são usados na fabricação de diversos componentes, o aprimoramento superficial desempenha um papel vital para garantir um bom desempenho e a durabilidade dos mesmos. Nesse sentido, a engenharia de superfície se destaca com a aplicação de filmes superficiais que permitem aprimorar as propriedades superficiais dos metais, destacando-se a nitretação a plasma eletrolítico (NPE) que compreende diversas técnicas de nitretação na qual se introduz nitrogênio na superfície de um material. Portanto, neste trabalho, buscou-se investigar os efeitos da técnica de NPE em amostras de aços-ferramenta das séries D e M com o objetivo de analisar as características das camadas nitretadas produzidas com diferentes parâmetros de tratamento. Para tanto, amostras de aços-ferramenta AISI D2, D6 e M2 foram nitretadas utilizando-se uma solução aquosa de ureia (NH2) 2CO (400 g/l) com cloreto de amônio NH4Cl (20 g/l) e PEG1500 (10 g/l) em diferentes tempos de tratamento, a saber : 5 e 10 minutos nas polaridades anódica e catódica. E a fim de alcançar os objetivos deste trabalho, após a NPE, as amostras foram caracterizadas quanto à microdureza superficial e de perfil através de ensaios de microdureza Vickers. A topografia dos revestimentos e a sua espessura foram analisadas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). A composição de fases foi identificada por Difração de Raios-X (DRX) e a rugosidade superficial pelo parâmetro Ra. Os resultados obtidos mostraram que os revestimentos produzidos por NPE catódico apresentaram boa aderência ao substrato e, em geral, propriedades superiores aos obtidos por NPE anódico. Quando nitretada em polaridade catódica, as amostras possuíram uma camada de compostos constituída pelos nitretos ɛ-Fe2-3N, γ‟- Fe4N e CrN, com microdureza superficial superior ao do substrato e cuja espessura média aumentou com o tempo de tratamento. Porém, a rugosidade da superfície também aumentou. Apesar disso, a metodologia empregada fornece uma maneira prática e objetiva de modificar a superfície dos aços-ferramenta (séries D e M) e de obter melhores propriedades superficiais para aplicações industriais.
Nova configuração para deposição de filmes compósitos por plasma de cilindros catódicos em aço aisi 4340
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-12-21) Baracho, Nialison Lemos; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; Medeiros Neto, João Freire de; Libório, Maxwell Santana
Para a produção de componentes como virabrequins e perfuratrizes, o aço SAE 4340 é um material que possui alta resistência ao desgaste e à corrosão. No presente trabalho foi realizado deposição a plasma por gaiola catódica (CCPD) com o intuito de otimizar essas propriedades. Três amostras de aço SAE 4340 foram tratadas em temperaturas diferentes de 300°C, 350ºC e 400°C, com deposição de filmes compósitos de dióxido de titânio (TiO2), pentóxido de nióbio (Nb2O5) e grafite (C) em uma atmosfera de nitrogênio e hidrogênio. Foram realizadas análises para observar a variação da dureza, a resistência ao desgaste, a morfologia do filme depositado, pino sobre disco, e difração de raios X (DRX).
Novel antibacterial silver coating on PET fabric assisted with hollow-cathode glow discharge
(Wiley, 2020-07-30) Nascimento, Rubens Maribondo do; Naeem, Muhammad; Felipe, M. B. M. C.; Medeiros, Silvia Regina Batistuzzo de; Costa, Thércio Henrique de Carvalho; Libório, Maxwell Santana; Alves Júnior, Clodomiro; Nascimento, Igor Oliveira; Sousa, R. R. M.; Feitor, Michelle Cequeira
The silver-coated fabrics are of much importance because of their outstanding antibacterial features and are useable in several medical and hygienic applications. The silver deposition on fabrics by conventional techniques is not feasible because of their high processing cost, long processing duration, complex equipment, and multiple steps processing (nanoparticle synthesis and subsequent deposition on fabrics). In this novel study, the antibacterial silver coating is deposited by using a hollow cathode discharge (HCD) capable of generating high-density plasma, and thus it exhibits high-efficiency processing. The silver is deposited on woven and non-woven PET fabrics for various treatment times (10-60 minutes), and their antibacterial performance against E. coli and S. aureus bacterial is tested. The XRD results verified the deposition of silver with (111) preferred orientation, while SEM analysis depicted the uniform/ homogeneous deposition of silver particles. The interfacial free energy of adhesion depicts that after the silver deposition on both fabrics, the surface is actively unfavorable for bacterial adhesion. The antibacterial test revealed that the silver-coated woven and non-woven PET fabrics exhibit exceptional antibacterial activity against E. coli and S. aureus bacteria. As the HCD technique is relatively cost-effective, no need for specific sputtering targets, eco-friendly, and require single-step processing for silver deposition. Thus the results are expected to be of remarkable importance to prepare silver-coated antibacterial fabrics useable in hospitals and other appropriate applications
Optical-electrical properties and thickness analysis of TiO2 thin films obtained by magnetron sputtering
(Springer Science and Business Media LLC, 2020-09-23) Feitor, Michelle Cerqueira; S. Sobrinho, V. S.; Miranda Neto, José Queiroz de; Lima, L. L. F.; Souza, Iedo A; Libório, Maxwell Santana; Queiroz, José César Augusto de; Sousa, Rômulo Ribeiro Magalhães de; Almeida, Érika Oliveira de; Costa, Thércio Henrique de Carvalho
The study of thin films with properties that meet specific needs and improve people’s quality of life has been the focus of many researchers. However, knowing and controlling the production techniques of these films have been a challenge for the industry of optical-electronic devices, functional coatings, and energy conservation. The thickness of thin films is a parameter that influences the optical and electrical characteristics of these materials, thus being one of the most important information in the plasma deposition process. Because of the need for precision in measuring the thickness of thin transparent films, this work proposes to evaluate the Swanepoel methods (envelope) and the PUMA, computational method, from optical transmittance curves and compare them with the measurements directly made by microscopy. Scanning electronics for thin films of TiO2 deposited by magnetron sputtering in different conditions. The results of this study showed that the PUMA method is capable of calculating film thicknesses of a few hundred nanometers and with few interference fringes. The PUMA method showed convergence with high precision for films produced with 30 and 60 min of treatment and a difference of 17% for films with 120 min of deposition concerning the measurements made by microscopy
Oxidação eletrolítica à plasma do aço AISI 316L com adição de fosfato de cálcio
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-11-18) Carvalho, Emanoel Jonathan Barbosa de; Feitor, Michelle Cequeira; https://orcid.org/0000-0002-4850-9493; http://lattes.cnpq.br/4011909474871656; http://lattes.cnpq.br/6033034480555804; Souza, Ivan Alves de; https://orcid.org/0000-0001-7381-6025; http://lattes.cnpq.br/0708410440290223; Libório, Maxwell Santana; Sousa, Rômulo Ribeiro Magalhães de; Costa, Thercio Henrique de Carvalho
O aço inoxidável 316L tem sido amplamente utilizado como um biomaterial metálico para implantes ortopédicos e odontológicos devido às suas excelentes propriedades mecânicas e baixo custo. No entanto, uma das principais limitações ao seu uso clínico é a suscetibilidade à corrosão localizada em ambientes fisiológicos que podem resultar em inflamação, dor e, na pior das hipóteses, falha no implante. Para aumentar sua biocompatibilidade, o metal pode ser revestido com compostos biocerâmicos à base de fosfato de cálcio (CaP), em especial, a hidroxiapatita que possui uma composição química semelhante à matriz inorgânica do osso e uma razão molar Ca/P de 1,67. O objetivo deste estudo é realizar a deposição de fosfato de cálcio no substrato metálico do aço inoxidável 316L mediante a técnica Oxidação Eletrolítica por Plasma (PEO), no qual apresenta como vantagens a sua simplicidade, o baixo custo e a estabilidade térmica e química. As amostras foram imersas em solução eletrolítica contendo acetato de cálcio, beta glicerofosfato de cálcio e ácido nítrico. Em seguida, foi aplicado uma diferença de potencial utilizando duas configurações: reação catódica durante os tempos de 90 e 180 segundos e reação anódica durante os tempos de 15 e 20 segundos. A morfologia do revestimento e sua espessura de camada foram analisadas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV-FEG). A composição química e fase foram obtidas por Espectroscopia Dispersiva de Energia (EDS) e Difração de Raios-X (DRX), respectivamente. O comportamento de corrosão foi avaliado por teste de Potencial de Circuito Aberto (OCP). Os resultados mostraram que os revestimentos de fosfato de cálcio foram depositados com sucesso na superfície do aço AISI 316L e apresentaram uma camada espessa, rugosa, porosa e hidrofílica. Além disso, os revestimentos são eletroquimicamente estáveis e demonstraram uma melhor resistência à corrosão.

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