Interface de carboneto de vanÃdio na deposiÃÃo quÃmica de diamante a partir da fase vapor.

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2002

RESUMO

Devido à diferenÃa entre os coeficientes de dilataÃÃo tÃrmica, sÃo geradas tensÃes na interface entre os substratos de aÃo ou carbonetos sinterizados e o filme de diamante depositado. AlÃm disso, o ferro -elemento base do substrato aÃo- e o cobalto - elemento ligante dos carbonetos sinterizados - possuem efeitos negativos para processo de crescimento de diamante CVD, tanto dissolvendo Ãtomos de carbono da fase gasosa, em funÃÃo do sub-nÃvel atÃmico 3d incompleto, como catalisando a formaÃÃo de ligaÃÃes sp2 tÃpicas da substÃncia grafite, em detrimento da formaÃÃo de ligaÃÃes sp3, tÃpicas do diamante. Neste trabalho sÃo desenvolvidos e aplicados mÃtodos de preparaÃÃo da interface entre o filme de diamante e o substrato, pela modificaÃÃo da superfÃcie do substrato ou pela criaÃÃo de filmes intermediÃrios. Esses mÃtodos sÃo aplicados isoladamente ou em conjunto, sendo avaliadas as caracterÃsticas da interface resultante, relativas à cristalinidade, pureza e à aderÃncia do filme de diamante ao substrato. Os mÃtodos de preparaÃÃo de superfÃcie utilizados tÃm por objetivo reduzir ou eliminar a dissoluÃÃo dos Ãtomos de carbono no ferro ou no cobalto dos substratos. O primeiro mÃtodo avaliado consiste na saturaÃÃo superficial do aÃo com carbono e/ ou nitrogÃnio, para uma profundidade controlada a partir da superfÃcie. Entretanto, sà sÃo obtidos resultados limitados. A utilizaÃÃo de um filme intermediÃrio, sobre o qual se poderia obter elevada aderÃncia do filme de diamante e que, alÃm disso, possuÃsse um coeficiente de expansÃo tÃrmica intermediÃrio entre o filme e o substrato, seria uma soluÃÃo adequada Ãs duas condiÃÃes apresentadas. Devido Ãs caracterÃsticas favorÃveis ao crescimento de diamante CVD, à elevada aderÃncia ao substrato, ao coeficiente de expansÃo tÃrmica intermediÃrio entre o do diamante e o do aÃo, alÃm de sua elevada dureza e resistÃncia mecÃnica, o filme intermediÃrio de carboneto de vanÃdio termodifundido mostra-se completamente adequado aos objetivos da interface. Essa aderÃncia à medida por espectroscopia de espalhamento Raman sobre o filme de diamante, que identificou tensÃes residuais de compressÃo de 6,9 GPa, transmitidas atravÃs da interface entre carboneto de vanÃdio e o filme de diamante CVD. A elevada aderÃncia do filme de diamante CVD ao aÃo sugeriu a aplicaÃÃo dessa interface a um outro substrato, o carboneto de tungstÃnio sinterizado por cobalto (WC-Co). A grande expectativa quanto à utilizaÃÃo desse substrato surgiu em conseqÃÃncia da menor diferenÃa entre os coeficientes de expansÃo tÃrmica do diamante e do WC-Co, o que resultaria em um filme ainda submetido a tensÃes de compressÃo, porÃm em nÃveis muito inferiores Ãqueles observados em filmes depositados sobre aÃos. AnÃlises por espectroscopia de espalhamento Raman indicam filmes de diamante de Ãtima cristalinidade e pureza, com deslocamento de 4 cm-1 para substratos de WC-Co, em comparaÃÃo ao deslocamento de 20 cm-1 para substratos de aÃo.

ASSUNTO(S)

tÃcnicas de conformaÃÃo filmes finos carburetos de vanÃdio espectroscopia raman propriedades plÃsticas deposiÃÃo quÃmica a vapor compostos de carbono crescimento de cristais diamantes tratamento de superfÃcies ensaios de materiais adesÃo diamante cvd

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