DESENVOLVIMENTO DE REVESTIMENTOS [DLC] PARA A INDÚSTRIA AUTOMÓVEL PARA MELHORAR A PERFORMANCE DE MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA

Abstract

The fight against the growing increase in pollution at a global level has been increasing with the European Union (EU) and other countries establishing environmental action policies. Many of these policies are focused in reducing the emission of polluting gases, such as carbon.The automotive industry, being one of the main polluters in the world, found itself obliged to comply with the policies. In this way, presented solutions such as, use of renewable energies, the development of advanced coatings, capable of reducing the friction and wear of the coated material, supporting greater efforts and higher temperatures. In this work, the objective was the development of DLC (diamond-like amorphous carbon) coating with high stability and high hardness for piston ring coating in combustion motors. This way we utilized coatings of DLC, produced through Magnetron Sputtering with High Frequency Impulses or HiPIMS (High Power Pulsed Magnetron Sputtering), which is a variation of Sputtering, utilizing the method Deep Oscillation Magnetron Sputtering (DOMS).Initially we started with an ion flow analysis and then we made two variations of the deposition: the pressure effect on deposition, from 0.4 Pa to 1.6 Pa, and the period effect on deposition, from 20 µs to 60 µs.In the effect of pressure in the deposition, higher pressure takes higher values of deposition rates, maxium depth was hit, and higher coeficiente of friction and wear were verified. While hardness, young modulus, and compressive residual stress decrease

O combate ao aumento crescente da poluição a nível global tem vindo a intensificar-se, com a União Europeia (EU) e outros países a estabelecerem políticas de ação ambiental. Muitas destas políticas estão focadas na redução da emissão de gases poluentes, como é o exemplo do carbono. A indústria automóvel, sendo uma das principais poluidoras no mundo inteiro, viu-se na obrigação de cumprir as políticas supramencionadas. Deste modo, esta apresentou soluções, como as energias renováveis, o desenvolvimento de revestimentos avançados, que são capazes de diminuírem o coeficiente de atrito e de desgaste do material revestido, suportando maiores esforços e temperaturas mais elevadas. Neste trabalho, que teve por objetivo o desenvolvimento de revestimentos DLC (Diamond-like carbon) com elevada durabilidade e dureza, de modo a revestir segmentos de pisão nos motores de combustão interna. Deste modo, utilizamos revestimentos de filmes de carbono amorfo tipo diamante (DLC), produzidos através da Pulverização Catódica Magnetrão com Impulsos de Alta Frequência ou HiPIMS (High Power Pulsed Magnetron Sputtering) com o método Deep Oscilation Magnetron Sputtering (DOMS).Num período inicial, efetuou-se a análise do fluxo de iões e, posteriormente, foram testadas duas variações: o efeito da pressão na deposição, de 0.4 Pa a 1.6 Pa, e o efeito do período na deposição, de 20 µs a 60 µs. No que concerne à variação da pressão, conforme o seu aumento verificaram-se valores mais elevados da taxa de deposição, da máxima profundidade, do coeficiente de atrito e do desgaste. Por outro lado, a dureza, o módulo de young e as tensões residuais de compressão diminuíram.