Uma combinação única de extrema dureza e baixo atrito para resistência ao desgaste superior

Dentro do universo dos filmes finos resistentes ao desgaste, o carbono tipo diamante ( DLC ) surgiram como a solução ideal para aplicações tribológicas exigentes onde os componentes estão sob altas cargas ou sujeitos a fricção extrema, desgaste e contato com outras peças. Nesses tipos de ambientes, apenas a alta dureza de um revestimento DLC – juntamente com um baixo coeficiente de atrito correspondente – pode impedir que as peças se corroam, escoriarem, emperrem e, por fim, falhem em campo.

As aplicações difundidas para revestimentos DLC incluem desempenho automotivo e de corrida para rolamentos de eixo de turbina eólica e engrenagens planetárias; lâminas de corte de aço inoxidável e bombas de pistão para processamento de alimentos; e componentes deslizantes nas operações de enchimento e engarrafamento. Os revestimentos também são uma técnica comprovada para atualizar peças rotativas críticas em acionamentos hidráulicos, sistemas de injeção de combustível, selos mecânicos, bombas e válvulas.

Para muitos, os revestimentos DLC são revestimentos de carbono amorfo hidrogenado (a-C:H), mas isso é um equívoco porque eles podem ser altamente projetados com base no teor de hidrogênio (hidrogenado ou sem hidrogênio), na seleção de elementos de dopagem metálicos e não metálicos adicionais , a presença de subcamadas e a escolha dos métodos de deposição e colagem.

Juntos, esses fatores podem ser controlados com precisão para criar uma ampla gama de revestimentos DLC de aplicação fina (normalmente de 1 a 5 μm) com dureza de 8 a 80 GPa ou superior (o diamante é o material mais duro conhecido em 70 a 150 GPa). Além disso, o coeficiente de atrito desejado, o acabamento da superfície e até a temperatura de aplicação também podem ser manipulados.

Devido à ampla gama de atributos personalizáveis ​​possíveis dentro da categoria, os revestimentos DLC podem desempenhar um papel importante na engenharia de componentes desde as primeiras etapas do processo de design.

Revestimentos de carbono amorfo hidrogenado

O tipo de revestimento DLC mais conhecido, o carbono amorfo hidrogenado (a-C:H), é mais frequentemente aplicado através da deposição de vapor químico assistida por plasma (PACVD). Este método de deposição causa uma reação química através da excitação e ionização do plasma que cria uma dureza de revestimento de aproximadamente 15-30 GPa, que está na extremidade inferior dos revestimentos DLC.

No entanto, um revestimento de carbono amorfo hidrogenado pode ser manipulado ainda mais por meio de dopagem, que é um processo de adição de elementos químicos para alterar as propriedades de desempenho. Silício, oxigênio ou metais podem ser usados ​​como elementos de dopagem para obter resultados diferentes.

Revestimentos DLC sem hidrogênio

Uma alternativa ao DLC hidrogenado é um revestimento DLC à base de hidrogênio que fornece dureza ainda maior junto com um coeficiente de atrito muito baixo.

Esses revestimentos podem ser aplicados nos ambientes mais exigentes, incluindo veículos de alto desempenho para áreas de alto atrito, desgaste e contato do motor e trem de válvulas. O revestimento pode ser usado no sistema de injeção de combustível, árvore de cames, pinos de pistão, válvulas, elevadores e seguidores de dedos, onde há alta pressão de contato e velocidades de deslizamento. Além de veículos, o revestimento é ideal para uso em peças de bombas hidráulicas, vedações mecânicas e componentes de válvulas de alta pressão.

A maioria dos revestimentos sem hidrogênio são aplicados usando um método de deposição física de vapor (PVD) por evaporação a arco que produz carbono amorfo tetraédrico, ou ta-C. Com um alto nível de ligações tetraédricas (principalmente 50-60%), é alcançada uma resistência ao desgaste abrasivo substancialmente maior em comparação com alternativas a-C:H.