@PhDThesis{Contin:2017:EsInAp,
author = "Contin, Andr{\'e}",
title = "Estudos de interfaces aplicadas por laser cladding para
deposi{\c{c}}{\~a}o de diamante CVD sobre a{\c{c}}o
inoxid{\'a}vel",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2017",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2017-06-27",
keywords = "filme de diamante, lase de di{\'o}xido de carbono, a{\c{c}}o,
revestimento, diamond film, carbon, dioxide laser, steel,
cladding.",
abstract = "A uni{\~a}o das propriedades {\'u}nicas do diamante (maior
dureza, baixo coeficiente de fric{\c{c}}{\~a}o e elevada
resist{\^e}ncia a corros{\~a}o) com o a{\c{c}}o (elevada
disponibilidade no mercado e min{\'e}rio com alta ocorr{\^e}ncia
na natureza) fornece uma nova solu{\c{c}}{\~a}o para
aplica{\c{c}}{\~o}es de a{\c{c}}os em condi{\c{c}}{\~o}es
mec{\^a}nicas criticas e em ambientes severos. No entanto, a
deposi{\c{c}}{\~a}o direta sobre a{\c{c}}os produz filmes de
baixa qualidade e de baixa ades{\~a}o. As raz{\~o}es
fundamentais para esses problemas s{\~a}o: o efeito
catal{\'{\i}}tico do ferro, alta solubilidade do carbono no
a{\c{c}}o e a elevada diferen{\c{c}}a entre os coeficientes de
expans{\~a}o t{\'e}rmica entre o diamante e o a{\c{c}}o. A
maioria dos trabalhos publicados sobre a aplica{\c{c}}{\~a}o de
filmes de diamante sobre a{\c{c}}os utilizam os processos de PVD
(Physical Vapor Deposition) e eletrodeposi{\c{c}}{\~a}o para
atuar como camada intermedi{\'a}ria de bloqueio difusional. Nessa
tese, o filme de diamante foi produzido sobre o a{\c{c}}o com uma
barreira de difus{\~a}o depositada pelo processo de laser
cladding. Nessa nova t{\'e}cnica, a irradia{\c{c}}{\~a}o do
laser funde o p{\'o} pr{\'e}-colocado e a superf{\'{\i}}cie do
substrato para criar a camada intermedi{\'a}ria. Foram empregados
os p{\'o}s de carbeto de sil{\'{\i}}cio, de tit{\^a}nio e de
cobre. Cada combina{\c{c}}{\~a}o de p{\'o}s teve uma
determinada fun{\c{c}}{\~a}o. Uma fina camada de SiC/Ti promoveu
uma elevada densidade de nuclea{\c{c}}{\~a}o do diamante. Uma
espessa camada de SiC/Cu reduziu o estresse induzido pelo
a{\c{c}}o. As fases respons{\'a}veis pelo bloqueio difusional
foram FeSi e Fe2SiTi. A deposi{\c{c}}{\~a}o dos filmes de
diamante foi realizada em um reator HFCVD (Hot Filament Chemical
Vapor Deposition). As caracteriza{\c{c}}{\~o}es das amostras
inclu{\'{\i}}ram as t{\'e}cnicas de Difra{\c{c}}{\~a}o de
Raios X, Espectroscopia de Espalhamento Raman, Microscopia
Eletr{\^o}nica de Varredura com Emiss{\~a}o de Campo,
Indenta{\c{c}}{\~a}o Rockwell. Os resultados mostraram que a
incid{\^e}ncia do laser dissociou parcialmente o p{\'o} de SiC
formando as fases Fe2SiTi, FeSi e Cu3Si. Os resultados
demonstraram que o revestimento intermedi{\'a}rio de multicamadas
promoveu uma acomoda{\c{c}}{\~a}o t{\'e}rmica das tens{\~o}es
residuais no filme de diamante. Al{\'e}m disso, esse projeto
introduziu o processo de laser cladding como um novo m{\'e}todo
para criar intercamadas para o crescimento de diamante CVD sobre
a{\c{c}}os inoxid{\'a}veis 304L. ABSTRACT: The union of the
unique diamond properties (highest hardness, low friction, and
high corrosion resistance) with steel (most common substrate
material) provides a new solution for steel in critical mechanical
and severe environmental conditions. However, CVD (Chemical Vapor
Deposition) diamond coating directly on steel comes with several
issues. The fundamental reasons for the lack of adhesion are the
iron catalytic effect on the formation of graphite bonds, the high
carbon solubility in iron at CVD temperature and high mismatch in
thermal expansion coefficient of diamond and steel. Several
articles describe the PVD (Physical Vapor Deposition) or
electroplated interlayer to acts as an intermediate barrier. In
the present thesis, the diamond film coated steel with an
intermediate barrier deposited by laser cladding. In this novel
technique, laser irradiation melts the powder (preplaced) and the
substrate surface to create the coating. We used the silicon
carbide, titanium and cooper powders. Each powder has a specific
role. A thin layer of SiC/Ti promoted the high CVD diamond
nucleation and chemical bond to the substrate. A thick layer of
SiC/Cu reduced the high residual stress induced by steel
substrate. The phases responsible for the diffusion blocking were
FeSi and Fe2SiTi. The deposition of diamond films was carried out
in an HFCVD reactor (Hot Filament Chemical Vapor Deposition). The
samples characterization included X-ray Diffraction (XRD), Raman
Scattering Spectroscopy (RSS), Field Emission Gun - Scanning
Electron Microscopy (FEG-SEM),) and Rockwell Indentation. Results
showed that laser incidence dissociated partially the SiC powder
forming Fe2SiTi, FeSi, Cu3Si phases. The results indicated that
composite layer the accommodated of the high steel thermal stress.
Further, this study introduced laser cladding process as a new
method to create interlayers for CVD diamond growth.",
committee = "Corat, Evaldo Jos{\'e} (presidente, orientador) and Vasconcelos,
Get{\'u}lio de (orientador) and Mineiro, S{\'e}rgio Luiz and
Baldan, Maur{\'{\i}}cio Ribeiro and Riva, Rudimar and Barquete,
Danilo Maciel",
englishtitle = "Study of interfaces by laser cladding for CVD diamond deposition
on stainless steel",
language = "pt",
pages = "149",
ibi = "8JMKD3MGP3W34P/3P7BRAB",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34P/3P7BRAB",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "27 abr. 2024"
}