Diese Präsentation wurde erfolgreich gemeldet.
Wir verwenden Ihre LinkedIn Profilangaben und Informationen zu Ihren Aktivitäten, um Anzeigen zu personalisieren und Ihnen relevantere Inhalte anzuzeigen. Sie können Ihre Anzeigeneinstellungen jederzeit ändern.
Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação em
Diamante-CVD e Materiais Relacionados no INPE e
na Indústria
Vladimir Jesus Trava ...
Aplicações Espaciais
Aplicações “Spin Off”
A partir do desenvolvimento de
diamante-CVD e DLC para o
Espaço obtem-se aplica...
A Área Espacial é a que mais contribui para a Área
da Saúde em termos de evolução tecnológica.
NASA
INPE & DCTA (IAE e IEA...
Pesquisas em Materiais:
Investimentos Globais para P&D&I
1900 1920 1940 1960 1980 2000 2010
Anos
PercentualdeInvestimentos...
1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
Carbono
Metais
#dePublicações(u.a.)
Diamante-
CVD, DLC,
Nanotubos
Tendências
DEPENDÊNCIA DOS CUSTOS COM CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE UM PROJETO
1
2
3
Países em desenvolvimento
Países desenvolvidos
Zona Cr...
Conceito de P&D&I
(Ciclo da Inovação)
P D I Sociedade
Institutos e
Universidades
Empresas de
Inovação
INVESTIMENTOS
PÚBLIC...
PROJETO MULTIDISCIPLINAR MÃE
ESTUDOS DE ESCALA
INDUSTRIAL
PRODUÇÃO INDUSTRIAL
ESTRUTURA COLUNAR
DIMARE
PESQUISA DESENVOLVI...
CVDentus –
Ultrasonic Tips &
Ultrasonic Device
Perforation
Drills for
Deep
Petrolium
Exploration
DLC Coating
for Inner of
...
Infraestrutura Básica para Estudos dos
Materiais Carbonosos
• Laboratório de Tribologia para diversos ambientes
(corrosivo...
Reator de Microondas em2.45 GHz para Crescimento
de Diamante – CVD poli e mono cristalino
“Bolacha” de Diamante
Reatores de Filamento Quente para Estudos
em Crescimento de Filmes de Diamante-CVD
Reator pequeno
de crescimento de
DLC (120 Litros
em volume)
Reator médio de
crescimento de
DLC (120 Litros
em volume)
Reator grande de
crescimento de
DLC (120 Litros
em volume)
Reatores Tubulares para estudos em
crescimento de nano tubos de
carbono (50 e 100 mm de diâmetro)
DIAMANTE - CVD
Nanocrystaline
Parâmetrers in:
Chamber presure 30.0 Torr
Wall temperature 293.15 K
Substrate Temperature 740 ºC
Methane Fl...
Model
Comercial Software : Comsol Multiphysics®
Number of vertex elements: 84
Number of edge elements: 1328
Number of boun...
Laser based gas phase diagnostics
Previous work: CH3 REMPI in HFCVD
%CF4 0.5
1.0
2.0
Study of halogen based diamond growth
CF4 addition to H2 – CH4 mixtures
-Better film quality -Growth on a larger area arou...
CVD Diamond Micro-drills: Cooperation with NASA
for Mart
Surface
exploration
CVD Diamond Tubes
(up to 100mm long
and 3 mm ...
CVD Diamond on SS Substrate
Interface studies by using silicon carbide as an interface obtained via Laser Cladding
surface...
•Large effective area
electrodes
•Water treatment
•Fuel cell electrodes
Boron doped diamond Electrodes
Conventional
Diamond Burr
with galvanic
welding
CVD Diamond
burr as a rough
surface unique
stone
CVD Diamond Ultra-sound T...
Dentistry Burrs for
Ultrasound System
800 µ 800 µ
After Using 10
min
After Using 200
min
Conventional CVD Diamond
Ultrasound System
World
PatentCVD Diamond Ultra-sound Tips for
Dentistry: CVDentus (small devices)
The First
Spin off
Exemplos preparação de cavidades
CVD Diamond Tips for Medical and Dentistry
Uses
CVD Rotation Burs
• More durable, up to 30 X
• Doesn’t cut soft tissue
• P...
Unused 4 inches
diameter annular
drills
Used 4 inches annular drills 2.5
more durable
30% faster and more stable than
conv...
Attack surface
roughness of pure
diamond (1-3 mm
diameter and 3-20
mm long rods)
Attack surface features
of pure diamond
(...
CVD Diamond formed in radial, columnar structure
Section cut
Columnar polycrystalline
growth structure
Single stone that a...
New concept of Perforation Drills
Diamond grain are lost
during the perforation
action. In these cases
there are not the
d...
Tool face
Metal matrix with diamond
powder
Metal matrix with diamond
powder
Diamond dowel surface
always flat and sharpene...
1 Kg of CVD Diamond rods ( 2 mm diameter and 10, 15
and 20 mm long)
Broca Nova
Broca Usada
NANO TUBO DE
CARBONO
CVD Diamond on VACNT
BDD on flat substrate BDD on VACNT
(few ends of grouped
nano tubes) “Teepees”
BDD on VACNT
(a lot of ...
Nanotubes
Control of wettability
147º 0º 167º
Growth of super-hidrophobic carbon nanotubes on stainless steel
screen-filte...
Water and Oil Separation by-super-
hidrophobic carbon nanotubes
DIAMOND-LIKE CARBON
(DLC)
Principais Propriedades dos Filmes de DLC
• Baixo Coeficiente de Atrito
• Alta Biocompatibilidade
• Alta Resistência â Cor...
Alguns resultados de deposição de DLC sobre substratos Metálicos
Peças para painel solar de Satélites
Cutelaria/outros
Óle...
Substrate, Interlayer and DLC Film
Hardness
~ 8 GPa
> 30 GPa
< 2 GPa
5- 8 x10-6
Thermal
Expansion
1- 3 x10-6
10 x10-6
Subs...
Active Screen System
Gas IN
Gas
OUT
Screen
S. Holder
Plasma
SiH4 C2H2
High Vacuum system with high
speed diffusion pump an...
From Slrim/Trim Simulation: Silicon on SS 304
0,8 kV 2.0 kV 4.0 kV
6.0 kV 8.0 kV
From Slrim/Trim Simulation: Carbon on Silicon
6.0 kV 8.0 kV
0,8 kV 2.0 kV 4.0 kV
ƛ = 5 cm para P = 5 x 10-4 Torr
ƛ = 0,05 cm para P = 5 x 10-2 Torr
Em α Up/(P)1/2 Torr
Em
Em
X eV 10X eV
Descarga convenci...
12
14
16
18
20
22
24
0 2 4 6 8 10
Active Screen Results
P = - 5.10-2 Torr
CriticalLoad,N
Bias, -kV
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06
Active Screen Results
V = - 8 kV
CriticalLoad,N
Pressure, Torr
Scratching, Friction Coefficient, Normal Force, and track profile on DLC
film with very good adhesion on SS
Cross
section
Bactericidal Action
High Resolution SEM Images
Pure DLC DLC with NCD, TiO2,
Ag particles
Clusters
Pending Patent
Enlargement of the Nyquist plot of stainless steel, DLC
and 4 nm NCD - DLC films.
DLC with Diamond Nanoparticles Incorpora...
Quais são os parâmetros mais importantes, com as
novas condições de deposição, tanto da interface
sobre o substrato como d...
0 10 20 30 40 50 60 70
0
1
2
3
4
5
Depositionrate(m/h)
Ar/(Ar+C2
H2
) (%)
500 600 700 800 900 1000
0
1
2
3
4
5
Deposition...
Raman Scattering Spectroscopy
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
ID
/IG
1530
1540
1550
1560
1570
1580
G
(cm
-1
)
0 10 20 30 40 50 60 70
140
150
160
170
180
190
G
(cm...
0 10 20 30 40 50 60 70
15
20
25
30
Hydrogencontent(at.%)
Ar/(Ar+C2
H2
) (%)
500 600 700 800 900 1000
10
20
30
40
50
Hydrog...
0 10 20 30 40 50 60 70
0.0
-0.4
-0.8
-1.2
-1.6
-2.0
Compressivestress(GPa)
Ar/(Ar+C2
H2
) (%)
5
10
15
20
25
30
Hardness(GP...
0 10 20 30 40 50 60 70
100
125
150
175
200
225
250
275
300
Penetrationdepth(nm)
Ar/(Ar+C2
H2
) (%)
0
50
100
150
200
250
30...
0 10 20 30 40 50 60 70
10
20
30
40
50
60
Averageroughness,Ra
(nm)
Ar/(Ar+C2
H2
) (%)
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
COF
500 600 ...
0 10 20 30 40 50 60 70
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Wearratex10
-8
(mm
3
.N
-1
.m
-1
)
Ar/(Ar+C2
H2
) (%)
500 600 700 800 900 1000
0
...
Adhesion Measurement performed by:
1 - Scratching Test
2 – Rockwell Indentation
First Crack
First Crack
With Argon
Without Argon
Scratching Test
0 10 20 30 40 50 60 70
10
15
20
25
30
AISI 304
AISI 1020
Criticalload(N)
Ar/(Ar+C2
H2
) (%)
500 600 700 800 900 1000
0
5
1...
Espectro EDX
After Journal of Materials Processing Technology 143–144 (2003) 481–485)
HRC Indentation
Standard
1200 1400 1600 1800
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Intensidadeu.a.
cm
-1
1200 1400 1600 1800
0
500
1000
1500
2000
2500
I...
Aço Inox 304
Titânio puro
Inconel 718
Aço Ferramenta M2
Em resumo
Diamante-CVD, houve avanço na equipe e tem espaço para
inovação, cerca de 120 publicações, 5 patentes e dois “Sp...
Muito obrigado a
todos pela atenção
Pelo incondicional
apoio financeiro
Nossa Equipe Agradeçe:
Nächste SlideShare
Wird geladen in …5
×

Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação em Diamante-CVD e Materiais Relacionados no INPE e na Indústria.

1.490 Aufrufe

Veröffentlicht am

Seminário apresentado pelo professor Vladimir Trava Airoldi, da seção INPE do Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies, em Caxias do Sul, na seção UCS do Instituto, no dia 4 de agosto de 2015, para cerca de 20 estudantes e professores.

Veröffentlicht in: Wissenschaft
  • Als Erste(r) kommentieren

  • Gehören Sie zu den Ersten, denen das gefällt!

Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação em Diamante-CVD e Materiais Relacionados no INPE e na Indústria.

  1. 1. Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação em Diamante-CVD e Materiais Relacionados no INPE e na Indústria Vladimir Jesus Trava Airoldi (vladimir.airoldi@inpe.br) Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais – INPE CONTEUDO • Breve histórico e Justificativas de nossas atividades em materiais carbonosos • Projetos de pesquisas: - O Diamante-CVD - Nano estruturas de Carbono - DLC (diamond-like Carbon) • Resultados principais em DLC Equipe: 2 Pesquisadores Seniores 2 Pesquisadores pos-doc’s 1 Pesquisador colaborador 8 Alunos de doutorado 5 Alunos de mestrado 4 Alunos de iniciação científica UCS, 04 Ago 2015
  2. 2. Aplicações Espaciais Aplicações “Spin Off” A partir do desenvolvimento de diamante-CVD e DLC para o Espaço obtem-se aplicações inovadoras que alcançam o setor produtivo (Empresas “spin- off”). 1.300 Empregados, 400 Pesquisadores
  3. 3. A Área Espacial é a que mais contribui para a Área da Saúde em termos de evolução tecnológica. NASA INPE & DCTA (IAE e IEAv) Absorvente Feminino Alimento light Farmacos Tomografias Raio – X Novos Materiais Nano estruturas, etc Novos Materiais: Diamante-CVD, Diamond-like Carbon para Odontologia e Medicina, Fibras, Fotônica, etc.
  4. 4. Pesquisas em Materiais: Investimentos Globais para P&D&I 1900 1920 1940 1960 1980 2000 2010 Anos PercentualdeInvestimentos(%) 10 40 30 50 20 Revolução Industrial, I e II Grandes Guerras Nuclear Espaço Nano estruturas? Áreas da Saúde em evidência? Meio ambiente? Novos Materiais de carbono?
  5. 5. 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 Carbono Metais #dePublicações(u.a.) Diamante- CVD, DLC, Nanotubos Tendências
  6. 6. DEPENDÊNCIA DOS CUSTOS COM CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE UM PROJETO 1 2 3 Países em desenvolvimento Países desenvolvidos Zona Crítica 1 Ciência 2 Desenvolvimento 3 Comercialização Valor de um Projeto
  7. 7. Conceito de P&D&I (Ciclo da Inovação) P D I Sociedade Institutos e Universidades Empresas de Inovação INVESTIMENTOS PÚBLICOS E PRIVADOS Intersecções necessárias
  8. 8. PROJETO MULTIDISCIPLINAR MÃE ESTUDOS DE ESCALA INDUSTRIAL PRODUÇÃO INDUSTRIAL ESTRUTURA COLUNAR DIMARE PESQUISA DESENVOLVIMENTO INDUSTRIALIZAÇÃO TENSÕES INTERNAS E ADERÊNCIA DIAGNÓSTICO “IN SITU” PREPARAÇÃO DE SUPERFÍCIE FERRAMENTAS DE CORTE E USINAGEM BROCAS MÉDICAS E ODONTOLÓGICAS CARACTERIZAÇÃO FINAL DE PRODUTOS BUSCA DO INTERESSE INDUSTRIAL BUSCA E SELEÇÃO DE APLICAÇÕES IMPLANTES BIOLÓGICOS TUBOS E ORIFÍCIOS DE INJEÇÃO DISPOSITIVOS MECÂNICOS TÉCNICAS DE ALTAS TAXAS DE CRESCIMENTO ESTUDOS DE MECANISMOS NOVAS TECNOLOGIAS DIAMANTE-CVD POLICRISTALINO MONOCRISTALINO TRIBOLOGIA E LUBRIFICANTES SÓLIDOS MARKETING E VENDAS E RETORNO DE MERCADO DOPAGEM EM DIAMANTE-CVD E DLC ELETRODOS DISPOSITIVOS DE LUBRIFICANTES SÓLIDOS PARA O ESPAÇO E A INDÚSTRIA NANO ESTRUTURAS ALTA DENSIDADE DE PLASMA E BAIXAS PRESSÕES OUTROS MATERIAIS ESTUDOS DE NOVAS ESTRUTURAS REVESTIMENTO INTERNO DE TUBOS PROCEDIMENTOS LEGAIS, PATENTES E ASSUNOS DE NEGÓCIOS NIT
  9. 9. CVDentus – Ultrasonic Tips & Ultrasonic Device Perforation Drills for Deep Petrolium Exploration DLC Coating for Inner of longTubes DLC Coatings for Automotive, Medical, Dentistriy, Metalurgical , etc., devices Project 1 Project 2 Project 3 Project 4 INDUSTRIAL PROJECTS Advanced Instrumentation Project 5 CVD - Diamond Diamond-like Carbon (DLC)
  10. 10. Infraestrutura Básica para Estudos dos Materiais Carbonosos • Laboratório de Tribologia para diversos ambientes (corrosivo, inerte, controle temp, humidade, vácuo) • Macro, micro e nano indentador • MEV • FEG • Raio-X (alta e baixa resolução) • Raman (UV, Vis e IV) • XPS • IFTR
  11. 11. Reator de Microondas em2.45 GHz para Crescimento de Diamante – CVD poli e mono cristalino “Bolacha” de Diamante
  12. 12. Reatores de Filamento Quente para Estudos em Crescimento de Filmes de Diamante-CVD
  13. 13. Reator pequeno de crescimento de DLC (120 Litros em volume)
  14. 14. Reator médio de crescimento de DLC (120 Litros em volume)
  15. 15. Reator grande de crescimento de DLC (120 Litros em volume)
  16. 16. Reatores Tubulares para estudos em crescimento de nano tubos de carbono (50 e 100 mm de diâmetro)
  17. 17. DIAMANTE - CVD
  18. 18. Nanocrystaline Parâmetrers in: Chamber presure 30.0 Torr Wall temperature 293.15 K Substrate Temperature 740 ºC Methane Flow 2 sccm Hydrogen Flow 19 sccm Argon Flow 180 sccm Amound of Filaments 5 Microcrystaline Parâmetrers in: Chamber presure 50.0 Torr Wall temperature 293.15 K Substrate Temperature 750 ºC Methane Flow 2 sccm Hydrogen Flow 98 sccm Amound of Filaments 6 Example of Simulation
  19. 19. Model Comercial Software : Comsol Multiphysics® Number of vertex elements: 84 Number of edge elements: 1328 Number of boundary elements: 4778 Number of elements: 87180
  20. 20. Laser based gas phase diagnostics Previous work: CH3 REMPI in HFCVD %CF4 0.5 1.0 2.0
  21. 21. Study of halogen based diamond growth CF4 addition to H2 – CH4 mixtures -Better film quality -Growth on a larger area around the filament -Higher nucleation density-Growth at lower temperatures
  22. 22. CVD Diamond Micro-drills: Cooperation with NASA for Mart Surface exploration CVD Diamond Tubes (up to 100mm long and 3 mm diameter) for High pressure water cutting machine
  23. 23. CVD Diamond on SS Substrate Interface studies by using silicon carbide as an interface obtained via Laser Cladding surface preparation 30 kg Indentation 150 kg Indentation
  24. 24. •Large effective area electrodes •Water treatment •Fuel cell electrodes Boron doped diamond Electrodes
  25. 25. Conventional Diamond Burr with galvanic welding CVD Diamond burr as a rough surface unique stone CVD Diamond Ultra-sound Tips for Dentistry: CVDentus (small devices)
  26. 26. Dentistry Burrs for Ultrasound System 800 µ 800 µ After Using 10 min After Using 200 min Conventional CVD Diamond
  27. 27. Ultrasound System World PatentCVD Diamond Ultra-sound Tips for Dentistry: CVDentus (small devices) The First Spin off
  28. 28. Exemplos preparação de cavidades
  29. 29. CVD Diamond Tips for Medical and Dentistry Uses CVD Rotation Burs • More durable, up to 30 X • Doesn’t cut soft tissue • Pure diamond, no contact with metal CVD Ultrasound Tips • More durable, up to 30X • No noise • Doesn’t cut soft tissue • No anesthesia, No pain • More precise cutting World Patent
  30. 30. Unused 4 inches diameter annular drills Used 4 inches annular drills 2.5 more durable 30% faster and more stable than conventional one 8.5 inches diameter drill for deep water pre-salt wells Tested by Petrobras in deep water pre-salt wells, TUPI Petroleum Field (Brazil) CVD Diamond Drills for wells perforations (very big devices) Unused Used The second Spin off
  31. 31. Attack surface roughness of pure diamond (1-3 mm diameter and 3-20 mm long rods) Attack surface features of pure diamond (columnar structure detail of 1.8 mm diameter rod)
  32. 32. CVD Diamond formed in radial, columnar structure Section cut Columnar polycrystalline growth structure Single stone that allows sharpening Flat surface can be self-sharpened during drilling New concept with diamond dowels
  33. 33. New concept of Perforation Drills Diamond grain are lost during the perforation action. In these cases there are not the diamond wear Abradding Face Face de ataque The wear of the CVD diamond is enforced during the perforation New concept by using CVD Diamond rods: Pending Patent ConventionalAbradding Face Abradding Face
  34. 34. Tool face Metal matrix with diamond powder Metal matrix with diamond powder Diamond dowel surface always flat and sharpened Action of diamond powder: • CVD Diamond dowel surface sharpened • Durability and efficiency of the bit. Diamond powder impregnated in metal matrix New concept with diamond dowels
  35. 35. 1 Kg of CVD Diamond rods ( 2 mm diameter and 10, 15 and 20 mm long)
  36. 36. Broca Nova Broca Usada
  37. 37. NANO TUBO DE CARBONO
  38. 38. CVD Diamond on VACNT BDD on flat substrate BDD on VACNT (few ends of grouped nano tubes) “Teepees” BDD on VACNT (a lot of grouped nanotubes) “Honeycomb” Porous structure of CVD Diamond on VACNT carbon nanotubes for field emission, electrochemical electrodes, filters, etc, application. BDD – Boron Doped Diamond
  39. 39. Nanotubes Control of wettability 147º 0º 167º Growth of super-hidrophobic carbon nanotubes on stainless steel screen-filter for separation of oil and water
  40. 40. Water and Oil Separation by-super- hidrophobic carbon nanotubes
  41. 41. DIAMOND-LIKE CARBON (DLC)
  42. 42. Principais Propriedades dos Filmes de DLC • Baixo Coeficiente de Atrito • Alta Biocompatibilidade • Alta Resistência â Corrosão Química •Taxa de crescimento: 0.5 a 7.0 µm/h • Baixo “Stress”: < 1.0 GPa • Elevada Dureza: 15 - 40 Gpa • Concentração de Hidrogênio Variável: 15 – 40% • Estrutura [sp2]/[sp3]: 0.3 – 0.7 • Alta Aderência ao Substrato Metálico • Bactericida •Anti coagulante
  43. 43. Alguns resultados de deposição de DLC sobre substratos Metálicos Peças para painel solar de Satélites Cutelaria/outros Óleo & Gás Implantes Automotiva Ferramentas Cirúrgicas Coração ArtificialD = 80mm L = 600mm Relógios, etc... Third Spin off
  44. 44. Substrate, Interlayer and DLC Film Hardness ~ 8 GPa > 30 GPa < 2 GPa 5- 8 x10-6 Thermal Expansion 1- 3 x10-6 10 x10-6 Substrate DLC Film Interlayer Si on set nucleation and growth DLC on set nucleation DLC Growth P < 10 -3 mbar Growth rate > 3µm/h -0.7 kV -12.0 kV Few minutes Few seconds 0 1 2 3 4 5 6 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 Microns Fe C Si
  45. 45. Active Screen System Gas IN Gas OUT Screen S. Holder Plasma SiH4 C2H2 High Vacuum system with high speed diffusion pump and residual pressure less than 10-6 mbar Working Pressure < 10-3 Torr Pending Patent
  46. 46. From Slrim/Trim Simulation: Silicon on SS 304 0,8 kV 2.0 kV 4.0 kV 6.0 kV 8.0 kV
  47. 47. From Slrim/Trim Simulation: Carbon on Silicon 6.0 kV 8.0 kV 0,8 kV 2.0 kV 4.0 kV
  48. 48. ƛ = 5 cm para P = 5 x 10-4 Torr ƛ = 0,05 cm para P = 5 x 10-2 Torr Em α Up/(P)1/2 Torr Em Em X eV 10X eV Descarga convencional Catodo - Anodo Descarga com tela ativa
  49. 49. 12 14 16 18 20 22 24 0 2 4 6 8 10 Active Screen Results P = - 5.10-2 Torr CriticalLoad,N Bias, -kV
  50. 50. 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 Active Screen Results V = - 8 kV CriticalLoad,N Pressure, Torr
  51. 51. Scratching, Friction Coefficient, Normal Force, and track profile on DLC film with very good adhesion on SS Cross section
  52. 52. Bactericidal Action
  53. 53. High Resolution SEM Images Pure DLC DLC with NCD, TiO2, Ag particles Clusters Pending Patent
  54. 54. Enlargement of the Nyquist plot of stainless steel, DLC and 4 nm NCD - DLC films. DLC with Diamond Nanoparticles Incorporated The impedance measurements were carried out in 0.5 mol/L NaCl aqueous solution, pH 5.8. The electrochemical impedance spectra (EIS) were obtained over the frequency range 100 kHz–10 MHz, at open circuit potential, with an AC excitation of 10 mV. All experiments were performed at room temperature.
  55. 55. Quais são os parâmetros mais importantes, com as novas condições de deposição, tanto da interface sobre o substrato como do filme de DLC sobre a interface? 1 – Geometria da tela ativa, área de transparência, uniformidade da densidade de plasma, corrente iônica e eletrônica como função da pressão, etc.. 2 – Menor pressão de descarga, máximo livre caminho médio. 3 – Máximo valor da alta tensão de descarga. 4 – Frequência e largura do pulso (duty cycle). 5 – Tensões internas dos filmes de interface e do DLC.
  56. 56. 0 10 20 30 40 50 60 70 0 1 2 3 4 5 Depositionrate(m/h) Ar/(Ar+C2 H2 ) (%) 500 600 700 800 900 1000 0 1 2 3 4 5 Depositionrate(m/h) Vb (-V) No Argon Deposition Rate
  57. 57. Raman Scattering Spectroscopy
  58. 58. 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 ID /IG 1530 1540 1550 1560 1570 1580 G (cm -1 ) 0 10 20 30 40 50 60 70 140 150 160 170 180 190 G (cm -1 ) Ar/(Ar+C2 H2 ) (%) 0,0 0,5 1,0 ID /IG 1520 1540 1560 1580 G (cm -1 ) 500 600 700 800 900 1000 140 150 160 170 180 190 G (cm -1 ) Vb (-V) No Argon Raman Scattering Spectroscopy
  59. 59. 0 10 20 30 40 50 60 70 15 20 25 30 Hydrogencontent(at.%) Ar/(Ar+C2 H2 ) (%) 500 600 700 800 900 1000 10 20 30 40 50 Hydrogencontent(at.%) Vb (-V) No Argon
  60. 60. 0 10 20 30 40 50 60 70 0.0 -0.4 -0.8 -1.2 -1.6 -2.0 Compressivestress(GPa) Ar/(Ar+C2 H2 ) (%) 5 10 15 20 25 30 Hardness(GPa) 500 600 700 800 900 1000 0.0 -0.5 -1.0 -1.5 -2.0 Stress(GPa) Vb (-V) 0 5 10 15 20 25 Hardness(GPa) No Argon Stress and Hardness
  61. 61. 0 10 20 30 40 50 60 70 100 125 150 175 200 225 250 275 300 Penetrationdepth(nm) Ar/(Ar+C2 H2 ) (%) 0 50 100 150 200 250 300 Elasticmodulus(GPa) Penetration depth and elastic modulus
  62. 62. 0 10 20 30 40 50 60 70 10 20 30 40 50 60 Averageroughness,Ra (nm) Ar/(Ar+C2 H2 ) (%) 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 COF 500 600 700 800 900 1000 10 20 30 40 50 60 Averageroughness(Ra )(nm) Vb (-V) 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 COF No Argon Roughness and COF
  63. 63. 0 10 20 30 40 50 60 70 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Wearratex10 -8 (mm 3 .N -1 .m -1 ) Ar/(Ar+C2 H2 ) (%) 500 600 700 800 900 1000 0 2 4 6 26 28 30 32 Wearratex10 -7 (mm 3 .N -1 .m -1 ) Vb (-V) No Argon Wear Rate
  64. 64. Adhesion Measurement performed by: 1 - Scratching Test 2 – Rockwell Indentation
  65. 65. First Crack First Crack With Argon Without Argon Scratching Test
  66. 66. 0 10 20 30 40 50 60 70 10 15 20 25 30 AISI 304 AISI 1020 Criticalload(N) Ar/(Ar+C2 H2 ) (%) 500 600 700 800 900 1000 0 5 10 15 20 25 30 AISI 304 AISI 1020 Criticalload(N) Vb (-V) No Argon Critical Load
  67. 67. Espectro EDX
  68. 68. After Journal of Materials Processing Technology 143–144 (2003) 481–485) HRC Indentation Standard
  69. 69. 1200 1400 1600 1800 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Intensidadeu.a. cm -1 1200 1400 1600 1800 0 500 1000 1500 2000 2500 Intensidadeu.a. cm -1 1000 1200 1400 1600 1800 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Intensidadeu.a. cm -1
  70. 70. Aço Inox 304 Titânio puro Inconel 718 Aço Ferramenta M2
  71. 71. Em resumo Diamante-CVD, houve avanço na equipe e tem espaço para inovação, cerca de 120 publicações, 5 patentes e dois “Spin off’s” em andamento. Nano Tubos, houve avanço na equipe e tem espaço para inovação, cerca de 30 publicações, duas patentes, é necessário mais foco para se alcançar “spin off”. Diamond-like Carbon (DLC), houve um forte avanço, 150 publicações, 5 patentes e mais duas em fase de depósito, vários produtos “spin off’s”. Vamos estudar com mais detalhes os efeitos de tensões mais altas nas propriedades dos filmes. Temos muito o que fazer!!!
  72. 72. Muito obrigado a todos pela atenção Pelo incondicional apoio financeiro Nossa Equipe Agradeçe:

×