Implantação de nitrogênio a plasma no aço cromo DIN 100 Cr6, utilizado em esferas de rolamento mecânico

Abstract

Uma das mais inovadoras técnicas nos últimos anos foi a Implantação Iônica por Imersão em Plasma (3IP), para a modificação das propriedades superficiais em metais, polímeros, etc. Este trabalho tem como objetivo a Implantação de Nitrogênio em amostras do Aço DIN 100 Cr6, utilizado em esferas de rolamento mecânico, visando o aumento da dureza, menor coeficiente de atrito e a eficiência a resistência ao desgaste. Foram utilizados 3 reatores com geometria diferentes com parâmetros de processamento de 3IP, tais como frequência, pressão de trabalho, corrente, pulsos de alta tensão, temperatura, largura do pulso e variação dos gases. As superfícies foram analisadas por Difração de raios X (DRX), espectroscopia de fotoelétrons (XPS), Glow Discharge Spectroscopy (GDS), microscopia de força atômica (MFA), medidas de dureza, módulo elástico obtidos por nanoindentação, atrito e a resposta desse comportamento a resistência ao desgaste. Os resultados indicaram que ocorreu a implantação de íons formando soluções sólidas de nitretos de ferro e cromo. Foram obtidos concentração de Nitrogênio e dos elementos do Aço (Fe, Cr), de 5,04% de N, atingindo uma dureza de 22GPa.

One of the most innovative techniques in recent years has been the Ionic Implantation by immersion in plasma (3IP)for the modification of the surface property of metals, polymers, etc. This work aims Nitrogen Implantation in Steel DIN 100 Cr6 samples used in mechanical ball bearing, in order to increase the hardness, lower coeficiente friction and wear resistance efficiency. 3 reactors were used with different geometry 3IP processing parameters such as frequency, operating pressure, current, high voltage pulse, temperature, pulse width, and changes of the gases. The surfaces were analyzed by X-Ray Diffraction (XRD), espectroscopia photoelectron (XPS), Glow Discharge Spectroscopy (GDS),atomic force microscopy (AFM), hardness measurements, elastic modulus obtained by nanoindentation and the response of wear resistance behavior. The results indicated that there was the ion implantation forming solid solutions of iron and chromium nitrides. They were obtained and the concentration of nitrogen of the steel elements (Fe, Cr), 5.04% N, reaching a hardness of 22GPa.