Development and aplication of diamond coatings onto cutting tools to machine electrodes for mould industry - Cabral, Eduardo Gil Simões dos Santos (2012)
A área do de metal duro encontra actualmente um vasto campo de aplicações e por esse motivo é considerada uma área estratégica do ponto de vista tecnológico e científico. Salientam-se neste âmbito, o corte por arranque de apara, as ferramentas de estampagem, o corte de chapa e ferramentas para resistência ao desgaste. Compreende-se assim o elevado número de publicações e projectos de I&D dedicados nos últimos anos ao aumento do tempo de vida e desempenho de ferramentas. É bem conhecido que alguns materiais utilizados na indústria de moldes (alumínios e suas ligas) ou na produção de eléctrodos para electroerosão de penetração (grafite, cobre e suas ligas) são de difícil maquinação. Por esse motivo, as ferramentas de corte apresentam, geralmente, um reduzido tempo de vida. Neste contexto, o recurso a ferramentas com diamante policristalino como material de revestimento tem sido geralmente adoptado, apesar dos elevados custos que lhes está associado. Além disso, o revestimento de ferramentas de metal duro com filmes de diamante encerra algumas dificuldades tecnológicas, nomeadamente a adesão ao substrato Estudos previamente realizados demonstram que a fase de nucleação é determinante para o controlo do tamanho de grão do filme O presente trabalho de doutoramento teve como principal objectivo desenvolver novas soluções tecnológicas para a deposição de filmes de diamante com elevadas taxas de nucleação. Para o efeito, desenvolveu-se a técnica de deposição química em fase vapor modulada no tempo com controlo de tamanho de grão (TMCVD-GC). Esta técnica pressupõe a combinação das técnicas usuais de TMCVD com fluxos críticos de gases conducentes à obtenção de uma mono camada com elevada taxa de nucleação. Deve salientarse que no caso de revestimentos de metal duro, a fraca adesão está relacionada com as tensões residuais com origem na enorme diferença entre coeficiente de expansão térmica do diamante e do metal duro e com o efeito grafitizante do cobalto. Os filmes produzidos por TMCVD foram testados em condições industriais de maquinação de grafite, por torneamento. Os mecanismos de desgaste inerentes ao processo foram objecto de análise. Foi testado o comportamento de dois “interlayer” (CrN e SiC) no processo de nucleação/crescimento de diamante e o desempenho do “interlayer” de carboneto de silício foi testado na maquinação de grafite. Finalmente procedeu-se à comparação do desempenho das ferramentas revestidas por TMCVD com o desempenho de ferramentas comercias de PCD.