Resumo

SCHARF, Thomas W et al. Crescimento, estructura e comportamento de atrito dos revestimentos nanocomposite hard WS₂-Ti. ing.cienc. [online]. 2010, vol.6, n.11, pp.159-176. ISSN 1794-9165.

Depositaram-se recobrimentos finos de bisulfuro de tungstênio (WS₂) e nanocompósitos de bisulfuro de tungstênio dopados com Titânio (WS₂-Ti) sobre substratos de silício, variando a temperatura do substrato e a potência dos alvos, mediante magnetron co-sputtering, com o intuito de obter diferentes concentrações de Ti no nanocompósito. Os recobrimentos foram analisados mediante difração de raios X (XRD), microscopia eletrônica de varredura de alta resolução (HRSEM/EDS) e microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM), para observar a mudança na cristalinidade e a morfologia dos recobrimentos, com relação á porcentagem de Ti adicionado e á mudança na temperatura do substrato. No processo co-sputtering a adição de Ti evita a cristalização do WS₂ formando nanocristais amorfos dispersos (1-3 nm). Os ensaios de atrito realizados mediante pino sobre disco (POD) a baixas temperaturas, mostram que os recobrimentos depositados a temperatura ambiente e os baixos teores de Ti (entre 5 e 14%), apresentam melhores tempos de vida útil do que os recobrimentos de WS₂puro, mas não foram observadas mudanças significativas no coeficiente de atrito (COF). O mesmo efeito observa-se nos ensaios de atrito a alta temperatura (500°C) com mudanças maiores no COF. Para estudar os mecanismos de lubrificação sólida, prepararam-se as amostras mediante feixe de íons focalizados (FIB) e analizaram-se mediante espectroscopia Raman, determinando o comportamento da deformação na superfície e a formação de produtos triboquímicos nas marcas de desgaste. Observando a formação de WO₃ na superfície durante o desgaste (tribo-oxidação) e a transferência do mesmo á contraface do par (geração dum terceiro corpo). Dopar o material com Ti, produzindo assim um nanocompósito, é um procedimento que melhora as propriedades tribológicas do material em ambientes úmidos e altas temperaturas, reduzindo a oxidação e melhorando o tempo de vida das peças, esta maneira de obter melhores condições de trabalho tem sido pouco estudada em detalhe e apresenta-se um mecanismo de reação que permite estudar esse fenômeno, utilizando novas técnicas de análise como FIB.

Palavras-chave : superlubrificante; WS₂-Ti; Raman; pino sobre disco.

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