Otimização do desempenho tribológico do Aço AISI 52100 por deposição a plasma com cilindros catódicos

dc.contributor.advisorAlves, Salete Martins
dc.contributor.advisor-co1Cavalcanti, Breno Câmara
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9776699255368257
dc.contributor.advisorIDhttps://orcid.org/0000-0002-2659-4746
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/8550161853747323
dc.contributor.authorAraújo, Lucas Costa de
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/0386872351450196
dc.contributor.referees1Medeiros Neto, Joao Freire de
dc.contributor.referees1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9128183600567956
dc.date.accessioned2025-07-17T14:52:07Z
dc.date.available2025-07-17T14:52:07Z
dc.date.issued2025-07-10
dc.description.abstractAmid growing concerns about diversifying energy production and reducing environmental impacts, the wind energy sector has emerged as a sustainable alternative. However, the reliability of wind turbines is still compromised by the high frequency of bearing failures. In this context, this study aimed to optimize the tribological performance of AISI 52100 steel, widely used in these components, through the deposition of thin films via plasma using cathodic cylinders composed of Ti + Al₂O₃. Two different treatments were carried out, varying the gas atmosphere composition (N₂/H₂) and deposition temperature, in order to investigate their effects on surface hardness, friction coefficient, and wear. The samples were characterized by Vickers microhardness tests, pin-on-disk tribological tests, X-ray diffraction (XRD), and profilometry. The results showed a significant increase in surface hardness for the treated samples, especially for Treatment 2 (in an atmosphere of 80% N₂ and 20% H₂ at 350°C), which reached 1204 HV compared to 545 HV for the untreated sample. The nitrogen-rich atmosphere favored the formation of nitrides on the material's surface. In the tribological test, the friction coefficient was reduced from 0.40 (untreated sample) to as low as 0.19 in the second treatment, demonstrating the effectiveness of the surface modification. XRD analysis confirmed the formation of titanium nitride (TiN) and iron nitride (Fe₄N) on the treated surface. It is concluded that plasma deposition using cathodic cylinders is a viable and effective technique to improve the wear resistance of alloy steels, with potential applications in critical components of the wind energy industry and other sectors requiring high durability and mechanical performance.
dc.description.resumoDiante da crescente preocupação em diversificar os meios de produção de energia e reduzir os impactos ambientais, o setor eólico tem ganhado destaque como uma alternativa sustentável. No entanto, a confiabilidade dos aerogeradores ainda é comprometida pela elevada frequência de falhas nos rolamentos. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo otimizar o desempenho tribológico do aço AISI 52100, amplamente empregado nesses componentes, por meio da deposição de filmes finos a plasma, utilizando cilindros catódicos compostos por Ti + Al₂O₃. Foram realizados dois tratamentos distintos, variando a composição da atmosfera gasosa (N₂/H₂) e a temperatura de deposição, a fim de investigar seus efeitos sobre a dureza superficial, o coeficiente de atrito e o desgaste. As amostras foram caracterizadas por ensaios de microdureza Vickers, pino sobre disco, difração de raios X (DRX) e perfilometria. Os resultados mostraram que as amostras tratadas apresentaram aumento significativo na dureza superficial, com destaque para o tratamento 2 (em atmosfera de 80% de N₂ e 20% de H₂ e temperatura de 350ºC), que atingiu 1204 HV, em comparação aos 545 HV da amostra não tratada. A deposição em atmosfera rica em nitrogênio favoreceu a formação de nitretos na superfície do material. No ensaio tribológico, o coeficiente de atrito foi reduzido de 0,40 (amostra não tratada) para até 0,19 no segundo tratamento, demonstrando a eficácia da modificação superficial. A análise por DRX confirmou a formação de nitretos de titânio (TiN) e de ferro (Fe4N) na superfície tratada. Conclui-se que a deposição por plasma com cilindros catódicos é uma técnica viável e eficaz para melhorar a resistência ao desgaste de aços ligados, com potencial de aplicação em componentes críticos da indústria eólica e de outros setores que exigem elevada durabilidade e desempenho mecânico.
dc.identifier.citationARAÚJO, Lucas Costa de. Otimização do desempenho tribológico do aço AISI 52100 por deposição a plasma com cilindros catódicos. 2025. 51 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2025.
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/64506
dc.language.isopt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Norte
dc.publisher.countryBrazil
dc.publisher.departmentDepartamento de Engenharia Mecânica
dc.publisher.initialsUFRN
dc.publisher.programEngenharia Mecânica
dc.rightsAttribution 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/
dc.subjectdeposição a plasma
dc.subjectaço AISI 52100
dc.subjectcilindros catódicos
dc.subjectdesgaste
dc.subjectmicrodureza
dc.titleOtimização do desempenho tribológico do Aço AISI 52100 por deposição a plasma com cilindros catódicos
dc.typebachelorThesis

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