Avaliação estrutural de filmes de TiN dopados com Cu depositados pela técnica Magnetron Sputtering

Abstract

Desde os primeiros estudos acerca de revestimentos superduros, os filmes finos de TiN têm recebido maior atenção por apresentarem características mecânicas aprimoradas e ao mesmo tempo serem economicamente viáveis. Com efeito, filmes finos superduros de TiN possuem dureza entre 40 e 80 GPa, porém com a adição de elementos de liga como Cu, Cu e Co tais revestimentos adquirem também considerável flexibilidade. Assim, no bojo deste estudo, uma série de filmes finos de TiN/Cu, com variações no teor de Cu entre 0% e 20%, foram sintetizados pela técnica dual magnetron sputtering a fim de verificar uma a.t.% ideal de Cu para a liga. Para a formação da referida liga, foi usado um alvo de Ti 99,99%, depositado através de uma fonte DC, e, simultaneamente, um alvo de Cu 99,99%, depositado através de uma fonte HiPIMS. Analisou-se, então, a microestrutura, tensões residuais formadas na deposição, dureza e tenacidade à fratura dos filmes de TiN/Cu. Os resultados esperados apontam uma microestrutura de TiN envolto de uma fase de Cu. Quando o teor de Cu está por volta de 8% a 11%, a dureza H do filme é aumentada, já a elasticidade E se mantém constante até um teor de Cu de 12% quando ela passa a diminuir. Conclui-se que essas características associadas permitem uma boa relação entre dureza e elasticidade e colocam os filmes de TiN/Cu em uma classe diferente de revestimentos conhecida como filmes flexíveis, que apresentam as seguintes características: dureza, tenacidade e resistência à fratura.