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Title: Aplicação de filmes finos sobre superfície metálica para redução de desgaste em sistema de injeção de combustível
Other Titles: Application of thin films on metallic surface for wear reduction in fuel injection system
Authors: Silva, Leonardo Chagas da
Keywords: Tribologia;Lubrificantes sólidos;Filmes finos;MoS2-TiN;DLC-Si
Issue Date: 26-Oct-2020
Publisher: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citation: SILVA, Leonardo Chagas da. Aplicação de filmes finos sobre superfície metálica para redução de desgaste em sistema de injeção de combustível. 2020. 93f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2020.
Portuguese Abstract: A presente tese busca o desenvolvimento de um novo material para o revestimento de componentes do sistema de injeção utilizado nos motores do ciclo Diesel atualmente. Para isso, estudou-se a aplicação de filmes finos de bissulfeto de molibdênio (MoS2) e nitreto de titânio (TiN), depositados em multicamadas através da técnica de magnetron sputering, e a aplicação de filmes finos de carbono tipo diamante com silício incorporado (Silicon-incorporated Diamond-like Carbon - DLC-Si), depositados em multicamadas através da técnica PECVD utilizando silano + metano. As aplicações foram realizadas em superfícies de substratos de aços SAE 1045 nitretadas, também foi utilizando um terceiro conjunto - Amostras Controle, isto é, sem revestimentos. Para avaliar o desgaste sobre as amostras, desenvolveu-se um tribômetro, do tipo cilindro sobre disco (Tribocame - Tribocam), cujo funcionamento aproxima-se do que ocorre com alguns componentes da bomba de alta pressão do sistema de injeção Common Rail (C.R.I.S.). As amostras foram submetidas a um ensaio de contato deslizante sob carga cíclica, em meio a diesel S-10 B10, durante períodos predefinidos. A caracterização mecânica e tribológica dos filmes foi realizada por meio de avaliação dos aspectos microestruturais por microscopia eletrônica, análise química semiquantitativa, espectroscopia Raman, uniformidade, além de métodos como perda mássica, rugosidade e microdureza. Os resultados mostraram pela avaliação evolutiva das imagens de microscopia, que ambos os revestimentos responderam com maior eficiência em redução do desgaste frente às amostras não revestidas. Apesar de ter tido uma alta taxa de perda de massa nos primeiros ensaios, o filme de MoS2-TiN obteve os menores valores de rugosidade ao final do último ensaio, ratificando seu potencial tribológico em redução de atrito. Para as amostras de DLC-Si, foram registrados índices de rugosidades acima do padrão de retificação. A isso está relacionado à composição da deposição desses filmes. No entanto, tais amostras obtiveram menores taxas de perda mássica e apresentaram o melhor comportamento em meio à lubrificante utilizado.
Abstract: This thesis addresses the application of thin films of molybdenum disulfide (MoS2) and titanium nitride (TiN), applied in multilayers using the technique of magnetron sputering, and thin films of carbon type diamond with embedded silicon (silicon-incorporated diamond- like carbon - DLC-Si), applied in multilayers using the PECVD technique using silane + methane. The applications were carried out on surfaces of SAE 1045 steel substrates, using a third set of samples without coatings as Control Samples. For the provision of wear on the samples, a tribometer, of the cylinder-on-disc type (tribocam), was developed, whose operation is close to that which occurs with some components of the Common Rail Injection System (C.R.I.S.). The samples were immersed in diesel S-10 B10 and were submitted to a sliding contact under cyclic load for predefined periods. The characterization and mechanics and tribology of the films was carried out through the evaluation of microstructural aspects by electron microscopy, semi-quantitative chemical analysis, spectroscopy Raman,uniformity, in addition to methods such as mass loss, roughness and microhardness. The results showed by the evolutionary evaluation of the microscopy images, both coatings responded with greater efficiency in reducing wear compared to uncoated samples. Despite having a high rate of mass loss in the first tests, the MoS2-TiN film obtained the lowest values of roughness at the end of the last test, confirming its tribological potential in reducing friction. For DLC-Si samples, roughness indexes above the rectification standard were recorded. This is related to the composition of the deposition of these films. However, such samples obtained lower rates of mass loss and showed the best behavior in the medium used.
URI: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/31004
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