Aplicação e ensaio de filmes finos de diamante em vedantes mecânicos - Martins, Bruno Miguel Teixeira (2018)
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.