Caracterização de filmes de Ti/TiCxNy depositados (PVD) num substrato de aço inox 316L

Abstract

O presente trabalho avalia a deposição de filmes de TiCxNy com caráter decorativo sobre substratos de aço inox 316 L. Os filmes produzidos neste estudo são compostos por uma interface de Ti entre o substrato e o filme de TiCxNy, produzindo assim um sistema substrato/Ti/ TiCxNy. Os revestimentos Ti/TiCxNy apresentam uma tonalidade acobreada e são usados pela empresa PRIREV para serem depositados em talheres. Quando estes talheres são submetidos a lavagens com detergentes apresentam degradação dos revestimentos. Para tentar resolver este problema, a PRIREV, aumentou a espessura dos revestimentos Ti/TiCxNy. Quando a espessura foi aumentada, os revestimentos perderam as propriedades decorativas, ou seja, a tonalidade acobreada ficou escura e a superfície do revestimento ficou sem brilho. O presente trabalho teve como objetivo fundamental caracterizar os revestimentos de Ti/TiCxNy, com espessuras diferentes, depositados em substratos de aço inox 316 L, obtidos por PVD. Como um dos aspetos referidos pela PRIREV estava associado à degradação dos revestimentos, foi feito um teste de lavagem por detergente às amostras revestidas por Ti/TiCxNy. Os revestimentos de Ti/TiCxNy foram caracterizados por microscopia eletrónica de varrimento, difração de raios-X, “bulk” e de baixo ângulo, perfilometria ótica 3D, nanoindentação, espetrofotometria ótica e “calotest”. As amostras com revestimentos de Ti/TiCxNy submetidas à lavagem com detergente foram analisadas por microscopia eletrónica de varrimento e difração de raios-X “bulk” e de baixo ângulo. O aumento da espessura dos revestimentos Ti/TiCxNy analisados neste trabalho de tese mestrado, provocou a alteração das composições químicas e, como consequência, a alteração das propriedades de cor e brilho dos revestimentos. O teste com detergente permitiu verificar que o revestimento Ti/TiCxNy, de menor espessura, sofreu degradação. O revestimento Ti/TiCxNy, de maior espessura, não se verificou (a olho nu) degradação, no entanto, pela análise das micrografias e por análises por DRX, foi possível concluir que essa degradação existiu.

The present work has a TiCxNy film production with decorative character on 316 L stainless steel substrates. The films produced in this study are composed of a Ti interface between the substrate and the TiCxNy film, thus producing a substrate system/Ti/TiCxNy . The Ti/TiCxNy coatings have a copper hue and are used by PRIREV to be deposited in cutlery. When these cutlery is subjected to washing with detergents they present degradation of the coatings.To tackle this problem, PRIREV increased the thickness of the Ti/TiCxNy coatings. When the thickness was increased, the coatings lose the decorative properties, ie, the copper color was dark and the coating surface was lusterless. This work was essential to characterize the coatings of Ti/TiCxNy deposited on stainless steel substrates 316 L with different thicknesses obtained by PVD. As one of the aspects mentioned by PRIREV was associated with degradation coatings, it was made a detergent for washing test samples coated with Ti/TiCxNy. The Ti/TiCxNy coatings were characterized by scanning electron microscopy, diffraction X-ray, "bulk" and low-angle, 3D optical profilometry, nanoindentation, optical spectrophotometry and "calotest". Samples of coatings with Ti/TiCxNy subjected to detergent washing were analysed by scanning electron microscopy and X-ray diffraction “bulk” and low angle. The increase in thickness of the Ti/TiCxNy coatings analyzed in this master's thesis, caused a change in the chemical composition and, as consequently, changing the color properties and gloss finishes. The test detergent has shown that the Ti/TiCxNy coating of reduced thickness, has degraded. Ti/TiCxNy coating of high thickness, is not verified (by the naked eye) degradation, however, by SEM analysis and XRD analyses, it was concluded that degradation was.