Metodologia de caracterização fisico-química de tribocamada

Abstract

Os contatos tribológicos ocorrem em uma grande parcela de sistemas mecânicos e são parte importante destes. A interação tribológica pode modificar as condições iniciais do sistema, alterando as características dos materiais em contato: uma camada, com propriedades físico-químicas, mecânicas e morfológicas completamente diferentes do par tribológico pode ser formada na interface deslizante, e esta passa a ditar o comportamento tribológico. A caracterização desta tribocamada é de suma importância para a total compreensão do fenômeno tribológico. Entretanto, os desafios enfrentados para a caracterização de tribocamadas têm impedido um grande avanço neste campo. Suas diminutas dimensões e sua descontinuidade impedem sua caracterização física e química por métodos usuais. Este trabalho tem como intuito desenvolver uma metodologia de caracterização da tribocamada, com foco em propriedades físico-químicas, via técnicas como Micro-Espectroscopia Raman e Espectroscopia de Emissão Óptica por Descarga Luminescente (GDOES). Com o propósito de tornar viáveis as análises de GDOES, os testes tribológicos com movimento alternante foram realizados com uma configuração cilindro-plano. Esta consiste em um cilindro revestido com Carbono tipo diamante que desliza sem rolar sobre uma superfície plana de aço inoxidável AISI 304 em atmosfera de gás refrigerante R134-a. Para investigar a formação e a evolução da tribocamada, ensaios com forças normais e diferentes tempos de ensaio foram realizados. Através da técnica de microscopia eletrônica de varredura foi possível visualizar diferentes estágios desta evolução. As espectroscopias Raman realizadas na área limitada pela marca de desgaste, após os ensaios tribológicos, apontam para a formação de uma tribocamada óxida. Este resultado é corroborado pelas análises via GDOES, técnica que ainda fornece informações sobre a influência do tempo de ensaio na espessura da tribocamada. A influência da atmosfera do ensaio no comportamento tribológico também foi estudada.<br>

Abstract : Tribological interactions can modify the initial conditions of the system. For example, a layer with different physico-chemical, mechanical and morphological properties of the tribological pair , may be formed at the sliding interface , and it passes to dictate the tribological behavior. Characterization this tribocamada is of huge importance for a complete understanding of tribological phenomena. However, its diminutive dimensions and discontinuity hinders their characterization by usual methods. This work aims to develop a methodology for characterizing tribolayer, with a focus on physico-chemical properties, through techniques such as Micro-Raman Spectroscopy and Glow Discharge Optical Emission Spectroscopy (GDOES). In order to make the GDOES analysis possible, a cylinder-on-plan geometry was adopted for reciprocating tribological tests, in which a cylinder coated with Diamond-Like Carbon (DLC) slides without rolling on a flat surface of stainless steel AISI 304 under refrigerant R134-a atmosphere. To study the formation and evolution of tribolayers, tests with different loads and time durations were done. The use of scanning electron microscopy enabled to visualize different stages of this evolution. Raman spectroscopy performed inside the wear tracks after tribological tests showed the formation of an oxide tribolayer. This result is corroborated by GDOES analysis, which also provides information on the influence of test duration on tribolayer thickness. The influence of the atmosphere tribological behavior was also studied.