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Análise da tensão superficial do aço inox do AISI 316L tratado por oxidação eletrolítica à plasma
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-12-15) Neves, Igor Bruno Alves; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; Rangel, Jonhattan Ferreira; Medeiros Neto, João Freire de
O trabalho tem como objetivo avaliar as alterações nas coordenadas da tensão superficial do aço AISI 316L tratado através da oxidação eletrolítica à plasma (PEO) com adição de hidroxiapatita. A técnica ângulo de contato foi utilizada para a caracterização superficial, e o método de Van Oss – Chaudhury – Good para avaliação superficial, o artificio é utilizado para obtenção direta das coordenadas de tensão superficial, e indiretamente, avaliação da proliferação celular e bacteriana. As amostras foram revestidas em diferentes configurações, variou-se o tempo e a polaridade de tratamento, 10 e 20 segundos para amostra tratada em potencial anódico e 90 e 180 segundos para amostra tratada em potencial catódico. Posteriormente, realizou-se testes de molhabilidade (ângulo de contato) usou-se três diferentes líquidos para cada amostra: água, glicerol e xileno. Os resultados constataram um aumento da hidrofilicidade superficial em todas as amostras que passaram por tratamento. E registraram coordenadas de tensão superficial total média de: 58,72 mJ/m² para as amostras tratadas em potencial anódicas; 55,10 mJ/m² catódicas e 34,63 mJ/m² para não tratada.
Avaliação da sinergia entre aditivos iônicos e revestimentos TiN na resistência ao desgaste
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-01-13) Amorim, Maylo Lorran Costa; Alves, Salete Martins; http://lattes.cnpq.br/8550161853747323; http://lattes.cnpq.br/1485435292934025; Cunha, Rayane Dantas da; http://lattes.cnpq.br/6244643763040773; Medeiros Neto, João Freire de; http://lattes.cnpq.br/9128183600567956
O aumento da vida útil de componentes mecânicos depende principalmente da resistência ao desgaste e corrosão dos materiais e da forma que se dá o contato entre eles. Neste contexto, pesquisas em desenvolvimento de lubrificantes e revestimento superficial têm avançado bastante nos últimos anos, visando melhorias nas propriedades triboquímicas dos contatos metálicos. No que se refere aos lubrificantes, têm verificado a crescente utilização dos líquidos iônicos (LI), devido às suas características que melhoram, principalmente, a lubrificação, transferência de calor e durabilidade do lubrificante. Nesse sentido, o objetivo deste estudo é analisar quais interações triboquímicas ocorrem entre os líquidos iônicos e revestimentos de Nitreto de Titânio (TiN) depositados pelo processo de Deposição Física de Vapor (PVD) assistidos por plasma com a técnica de pulverização por magnetron sputtering, com potencial de -100 volts, corrente em 0,1 A e com a distância do alvo ao substrato de 350 mm, em discos de aço SAE 1045. Para analisar o desempenho tribológico deste material com e sem lubrificante foram realizados ensaios de pino sobre o disco. Como lubrificantes utilizou-se o óleo sintético Polialfaolefina (PAO) aditivado com líquido iônico do tipo Octil Sulfeto de 1-Butil-3-Metilimidazólio em concentrações de 0.5% e de 1%. O desgaste na superfície dos discos após o ensaio tribológico foram analisadas a partir de microscópio óptico, microdureza e perfilometria. Os resultados mostraram uma considerável redução do desgaste das superfícies revestidas e com a utilização do lubrificante, bem como no coeficiente de atrito. Estes resultados mostram a sinergia que há entre o aditivo e o revestimento de TiN, mostrando seu potencial em elementos de máquina, aumentando sua vida útil.
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.
Desempenho tribológico do Policloropreno de alta dureza
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2019-05-16) Leite, Lucas Matheus Pereira; Oliveira, Giorgio André Brito; Talita Galvão Targino; Rocha Filho, Edglay Almeida; Medeiros Neto, João Freire de
O presente estudo propõe uma investigação preliminar para uma amostra de Policloropreno, amplamente utilizada como revestimento em cilindros, deslizando sobre aço AISI 52100, que representam uma composição de pares mecânicos em contato no maquinário de uma Indústria Têxtil Potiguar. Esse estudo foi desenvolvido no Laboratório do Grupo de Estudos em Tribologia (GET) da UFRN, a partir de ensaios tribológicos utilizando um tribômetro com configuração pino sobre disco, onde se buscou compreender satisfatoriamente a influência da força de atrito, coeficiente de atrito, temperatura e desgaste no material estudado. O ensaio teve duração de acordo com o estabelecido pelo equipamento. Observou-se pequena variação na força e no coeficiente de atrito do par tribológico, além de aumento de temperatura e desgaste da amostra.
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.
Eficiência do plasma de descarga em barreira dielétrica nas alterações físico-químicas do polietileno de alta densidade e do titânio
(2020-01-30) Medeiros Neto, João Freire de; Costa, Thércio Henrique de Carvalho; ; ; Oliveira, Fernando Ribeiro; ; Souza, Ivan Alves de;
A modificação superficial de materiais é alvo de estudos em centros de pesquisas, devido a seu impacto em otimizar a aplicabilidade do mesmo. O uso de plasma DBD é uma alternativa que mescla os efeitos desejados com a modificação de superfícies e o baixo custo. O trabalho tem como objetivo identificar o efeito do plasma em materiais que possuem ligações de caráter distintos, as modificações físico-químicas de materiais e suas correlações com as energias das espécies geradas durante o tratamento de plasma em descarga por barreira dielétrica (DBD) na modificação da superfície do polietileno de alta densidade (PEAD) e do Titânio Grau 2. As espécies presentes durante o tratamento a plasma foram caracterizadas quanto a sua energia através da sonda tripla de Langmuir a fim de verificar se o mesmo possuía energia suficiente para promover as possíveis alterações químicas na superfície do material. As alterações físico-químicas foram diagnosticadas através da caracterização de superfície como ângulo de contato, tensão superficial, Espectroscopia de Fotoelétrons Excitados por raios-X (XPS) e a Espectroscopia de Infravermelho com transformada de Fourier, na configuração de Reflexão Total Atenuada (FTIR-ATR), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Microscopia de Força Atômica (AFM). Através dos resultados da sonda de Langmuir constatouse que o plasma gerado possui energia suficiente para promover a quebra de ligações na cadeia do PEAD o que corrobora com os resultados obtidos nas caracterizações das amostras através de XPS, FTIR-ATR e tensão superficial. A análise de XPS também mostrou o surgimentos de ligações como TI-N e Ti-N-O, o que influi no aumento da molhabilidade superficial do titânio.
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 nitretação por gaiola catódica em aço AISI M2
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021) Costa, Thuíla Karoline de Carvalho; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; Feitor, Michelle Cequeira; Medeiros Neto, João Freire de
Melhorar propriedades mecânicas de aços rápidos significa melhorar o desempenho de ferramentas de corte e, portanto, aumentar lucros em processos de usinagem. Assim, neste trabalho, amostras de aço rápido AISI M2 foram tratadas pela técnica de nitretação a plasma por gaiola catódica, a fim de se obter aprimoramento nas propriedades mecânicas do aço. Para este estudo, 5 (cinco) amostras são tratadas metalograficamente e posteriormente 4 (quatro) delas nitretadas utilizando dois tipos de gaiolas distintas, em aço AISI 304 e Titânio Grau II. Das amostras tratadas, duas passaram por ambas as gaiolas, variando a ordem; uma somente pela de Titânio; e a outra apenas pela gaiola de aço inox. Após o tratamento, as amostras foram analisadas quanto a espessura da camada depositada, por meio de microscopia eletrônica de varredura; e quanto às suas microdurezas superficiais, por meio de um microdurômetro. A ordem de deposição implicou em diferentes espessuras de camadas e nos valores de microdureza superficiais obtidos: para a amostra primeiramente nitretada com gaiola em aço inox, e posteriormente titânio, foi obtida a maior dureza superficial, porém uma menor espessura de camada depositada. Dispondo-se de uma configuração onde a gaiola de titânio foi aplicada anteriormente a de aço inox, obteve-se a maior espessura de camada deste estudo, porém não foi a amostra com maior dureza superficial.
Gradiente de temperatura de sinterização a plasma de aço 316L
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2018-12-07) Gonçalves, Gabriela Costa; Costa, Thércio Henrique de Carvalho; Raysa Cristiano Paulino Pereira; Rocha Filho, Edglay de Almeida; Medeiros Neto, João Freire de
Devido à sinterização a plasma ocorrer do bombardeamento de íons e partículas na superfície externa do material, se estudou gradiente interno da temperatura alterando a posição do termopar para diferentes alturas na amostra. Para esse estudo, foram utilizados corpos de prova de aço inoxidável AISI 316L, fabricados através da compactação de 5g de pó à pressão de 500MPa, em uma matriz de 15mm. A altura final das amostras foi 5mm. Logo, foram usadas diferentes alturas do termopar para a medição da temperatura interna: a 1mm da superfície superior (mais próximo ao plasma), 3mm da superfície (região central da amostra) e na superfície inferior da amostra. Os parâmetros de corrente e pressão foram constantes com valores de 0,9A e 1,3mBar, respectivamente. Os demais parâmetros variaram a fim de se obter os valores de corrente e pressão desejados. Logo que a corrente do tratamento se estabilizou em 0,9A, foram feitas medidas de temperatura a cada cinco minutos, por um período de 30min. Os resultados das medições de temperatura comprovam a existência de gradiente de aquecimento da amostra. A microscopia óptica e microdureza Vickers revelaram que certas regiões atingiram temperatura suficiente para a formação de fase líquida. Ademais, é evidente que mesmo em regiões que não possuem formação de fase líquida, as amostras foram sinterizadas de modo eficaz.
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).
Structural analysis of kevlar fabric treated with oxygen plasma
(Index Copernicus, 2020-06-30) Feitor, Michelle Cequeira; Targino, Talita Galvão; Cunha, Rayane Dantas da; Medeiros Neto, João Freire de; Cunha, Ricardo Alex Dantas da; Costa, Thércio Henrique de Carvalho
The purpose of this work was to study the effects of low-pressure oxygen plasma treatment on the surface characteristics of kevlar fabric. For comparison purposes, samples treated with oxygenated plasma were prepared and characterised under different experimental conditions, i.e. a treatment time variation of 10, 30 and 60 minutes under a constant pressure of 4 mBar, using a pulsed current source. We analysed the effects of chemical and physical changes to the surface of the material aiming at improved hydrophilicity attributed to the formation of roughness on the surface of fibres, thus obtaining optimal parameters for future works. Changes in the chemical composition of the surface as well as in the superficial roughness of fibres before and after treatment were determined by FTIR, TGA, XRD and wettability testing. SEM was used as a complementary technique to monitor the changes triggered by the procedures using oxygen plasma
Study of High-Density Polyethylene (HDPE) kinetics modification treated by Dielectric Barrier Discharge (DBD) plasma
(MDPI, 2020-10-21) Feitor, Michelle Cequeira; Medeiros Neto, João Freire de; Souza, Ivan Alves de; Targino, Talita Galvão; Diniz, Gutembergy Ferreira; Libório, Maxwell Santana; Sousa, Rômulo Ribeiro Magalhães; Costa, Thércio Henrique de Carvalho
In this work, the plasma was used in the dielectric barrier discharge (DBD) technique for modifying the high-density polyethylene (HDPE) surface. The treatments were performed via argon or oxygen, for 10 min, at a frequency of 820 Hz, voltage of 20 kV, 2 mm distance between electrodes, and atmospheric pressure. The efficiency of the plasma was determined through the triple Langmuir probe to check if it had enough energy to promote chemical changes on the material surface. Physicochemical changes were diagnosed through surface characterization techniques such as contact angle, attenuated total reflection to Fourier transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR), X-ray excited photoelectron spectroscopy (XPS), and atomic force microscopy (AFM). Plasma electronics temperature showed that it has enough energy to break or form chemical bonds on the material surface, impacting its wettability directly. The wettability test was performed before and after treatment through the sessile drop, using distilled water, glycerin, and dimethylformamide, to the profile of surface tensions by the Fowkes method, analyzing the contact angle variation. ATR-FTIR and XPS analyses showed that groups and bonds were altered or generated on the surface when compared with the untreated sample. The AFM showed a change in roughness, and this directly affected the increase of wettability
Triple langmuir probe, optical emission spectroscopy and lissajous figures for diagnosis of plasma produced by dielectric barrier discharge of parallel plates in atmospheric pressure
(IOS Press, 2020-06-08) Feitor, Michelle Cequeira; Souza, Ivan Alves de; Medeiros Neto, João Freire de; Nascimento, Igor Oliveira; Matamoros, Efrain Pantaleon; Fernandes, Fernanda Melo; Sousa, Rômulo Ribeiro Magalhães; Costa, Thércio Henrique de Carvalho
This work aimed to characterize a Dielectric Barrier Discharge (DBD) plasma equipment through optical and electrical measurements, seeking to obtain a greater knowledge of the plasma production process and how it behaves through the adopted parameters, such as frequency and voltage applied between electrodes, at a fixed distance of 1.7 mm. In order to measure them, three different characterization techniques were applied. The first method was the Lissajous figures, a technique quite effective for a complete electrical characterization of DBD equipment. The second technique used was the Optical Emission Spectroscopy, a tool used for the diagnosis of plasma, being it possible to identify the excited species produced in discharge in diffuse and filamentary regime in the plasma. And finally, the triple Langmuir probe technique was used to obtain the electron temperature and electron density. Based on this study, it was possible to identify the equipment efficiency in different regimes. The electron temperature measurement for both systems analyzed were 27.96 eV and 20.69 eV to the filamentary and diffuse regimes, respectively. The density of electrons number to these regimes were 1.09 × 1021m−3 and 1.56 × 1021m−3

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