Aplicação de revestimentos PVD em materiais poliméricos

Abstract

O presente trabalho resulta do estágio curricular em parceria com a empresa Prirev e pretende analisar e avaliar a viabilidade de um novo conceito de revestimento em substratos poliméricos que se propõe a ser uma alternativa ao processo de cromagem galvânica. O estudo compreendeu três etapas distintas, sendo que se procurou, na primeira e segunda fases, perceber o desempenho da tipologia de processos usados pela empresa (Sputtering e Arco Catódico), o efeito do tempo de deposição da camada de CrN e a viabilidade da conjugação de diferentes tecnologias de deposição nas diversas camadas do mesmo revestimento. Na terceira fase, fez-se uso da tecnologia de HiPIMS para procurar incrementar a resistência à abrasão do revestimento proposto. Os filmes foram caracterizados com o conjunto de testes e medições usualmente realizados pela empresa na validação dos seus processos. Destaque para a medição das coordenadas de cor L*a*b*, medição de espessura, teste de cross-cut e ensaio de resistência à abrasão. Em algumas deposições, foi ainda realizada a medição comparativa de rugosidade e a aferição da resistência à corrosão (nevoeiro salino). Todos os filmes depositados apresentaram boa adesão, aspeto metálico e resistência à corrosão. Contudo, os filmes depositados por Sputtering apresentam tonalidade mais escura face à cromagem convencional. No que respeita ao Arco Catódio, os filmes de CrN também têm uma tonalidade distante, mas os filmes metálicos de Cr têm uma cor muito próxima ao pretendido. O grande desafio deste trabalho prendeu-se com a resistência à abrasão, uma vez que os primeiros filmes depositados revelavam o substrato após poucas dezenas de ciclos de teste. Apesar de não se ter alcançado o objetivo proposto pela empresa, a introdução da tecnologia de HiPIMS permitiu a obtenção de uma resistência sete vezes superiores às obtidas através dos processos atuais (Arco Catódico e Sputtering).

The present work results from the curricular internship at Prirev company and intends to analyze and evaluate the viability of a new coating concept on polymeric substrates that proposes to be an alternative to the galvanic chrome plating process. The study had three distinct stages. In the first and second phase, the aim was to understand the performance of the typology of processes used by the company (Sputtering and Cathodic Arc), the effect of CrN layer deposition time and the feasibility of combining different deposition technologies in the different layers of the same coating. In the third phase, HiPIMS technology was used to increase the abrasion resistance of the proposed coating. The coatings were characterized with a set of tests and measurements used by the company in the validation of its processes, such as the measurement of Lab color coordinates, thickness measurement, crosscut and abrasion resistance test. In some depositions, a comparative roughness measurement and an evaluation of corrosion resistance (salt spray) were also carried out. All deposited films showed good adhesion, metallic appearance and corrosion resistance. However, the films deposited by Sputtering are darker compared to conventional chrome plating. As for the Cathode Arc, the CrN films also have a distant color, but the metallic Cr films are very close to what was intended. The biggest challenge of this work was the abrasion resistance since the first deposited films exposed the substrate after a few test cycles. Although the objective proposed by the company was not reached, the introduction of the HiPIMS technology allowed obtaining a superior resistance (seven times) compared to be one obtained through traditional processes (Sputtering and Cathodic Arc).