Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10773/22254
Title: Aplicação e ensaio de filmes finos de diamante em vedantes mecânicos
Author: Martins, Bruno Miguel Teixeira
Advisor: Neto, Victor Fernando Santos
Keywords: Engenharia mecânica
Vedantes mecânicos
Filmes de diamante - Revestimentos
Deposição química de vapor
Desgaste mecânico - Ensaios
Defense Date: 7-Dec-2016
Publisher: Universidade de Aveiro
Abstract: O objetivo principal do presente trabalho consistiu na deposição de filmes de diamante sobre vedantes mecânicos e os seus ensaios numa bomba de água. Um vedante mecânico promove a ligação entre sistemas ou mecanismos, prevenindo a fuga de fluídos para o exterior. Estes, apesar de serem constituídos por materiais com boas propriedades, devido às condições exigentes do seu ambiente de trabalho, estão sujeitos ao desgaste da sua superfície podendo levar à sua incapacidade, provocando perdas de produção para troca dos empanques ou manutenção dos equipamentos. O diamante, devido às suas ótimas propriedades, como a elevada dureza e o baixo coeficiente de atrito, prefigurou-se como um material de revestimento para este tipo de dipositivos, facultando uma elevada resistência ao desgaste e diminuição do coeficiente de atrito, características que promovem melhorias no seu desempenho e tempo de vida. A deposição deste material com relativa simplicidade e baixo custo, tornou-se possível graças ao desenvolvimento de técnicas de Deposição a partir da Fase de Vapor (CVD) que permitiram o crescimento de diamante na forma de filmes finos (com propriedades similares ao diamante natural). A primeira fase desta dissertação foi dedicada à deposição de filmes de diamante em vedantes mecânicos de Carboneto de Tungsténio com Cobalto com auxílio à técnica HFCVD. Foram depositadas duas camadas de diamante (multicamada - MCD/NCD), com diferentes tamanhos de grão, com a finalidade de reter as melhores propriedades de cada tipo de filme. Algumas características chave, como a adesão do filme (uma das principais contrariedades dos filmes CVD e um dos aspetos mais importantes para conferir aos vedantes a capacidade de suportar as solicitações tribológicas e mecânicas a que estão sujeitos durante o seu funcionamento), nucleação, condições de deposição e pré-tratamentos foram estudados e potencializados para uma melhor deposição do diamante. Após esta efetuada, os revestimentos de diamante foram analisados com auxílio de técnicas próprias para esse fim (SEM e Raman). A segunda fase visa o ensaio dos vedantes depositados através da sua aplicação numa bomba de água, equipamento onde grande parte destes dispositivos são aplicados. Será analisado o seu comportamento em serviço, a ocorrência de falhas ou fuga de fluido para o exterior. Além disso, características como o desgaste superficial ou delaminação do filme da amostra vão ser investigadas, de forma a extrair conclusões da viabilidade da aplicação destes revestimentos de diamante em vedantes mecânicos de WC-Co com o intuito de incrementar o seu desempenho e tempo de vida.
The main point of this work consists in the deposition of diamond films over mechanical seals and their tests on a water pump. A mechanical seal promotes the connection between systems or mechanisms, preventing the flee of fluids to the exterior. These, although being constituted by materials with good properties, due to extreme conditions in their working environment, are liable to extreme surface wear, that can disable them. The diamond, due to its great properties, such as high hardness and low friction coefficient, is prefigured as an excellent choice to cover the surface of this devices, Characteristics that prolong their lifetime and boost their performance. The simplicity and low costness of this method, was possible to achieve due to the development of chemical vapor deposition techniques (CVD) that allowed the production of diamond in thin films (with similar properties to natural diamond). The first step of this dissertation was dedicated to the deposition of Diamond films in mechanical seals of tungsten carbide with cobalt using a technique called HFCVD. Two layers of diamond were deposited (multilayer – MCD/NCD), with different size of grain, with the purpose of retaining the best properties of each type of film. Some key properties like the film adhesion (one of the main setbacks of CVD films and one of the most important aspects that ensures the capacity to support the tribological and mechanical solicitations to which the film is subjected in operating conditions), nucleation, deposition conditions and pre-treatments were studied and potentialized for a better diamond deposition. After this process, the diamond coatings were analysed with the assistance of proper techniques (SEM and Raman). The second step focusses on the test of the mechanical seals installed in a water pump. The performance will be analysed, occurrence of failures or leakage of fluid to the exterior. Also, characteristics such as superficial wear or delamination of the sample film will be investigated, in order to draw conclusions on the feasibility of these coatings in mechanical seals (WC-Co) with the purpose of increasing their performance and life time.
Description: Mestrado em Engenharia Mecânica
URI: http://hdl.handle.net/10773/22254
Appears in Collections:DEM - Dissertações de mestrado
UA - Dissertações de mestrado

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