O que é o revestimento de carbono tipo diamante? Aqui está o que os designers de produtos devem saber

Você é um designer de produtos que deseja criar peças ou componentes que entrarão em contato com outras peças ou montagens, ou planeja criar produtos que serão expostos a produtos químicos ou ambientes agressivos? Nesse caso, deve-se escolher um material com características de alta resistência química e ao desgaste.

No entanto, embora vários materiais de engenharia tenham resistência ao desgaste e propriedades químicas impressionantes, esses materiais geralmente não são baratos. Portanto, designers e fabricantes de produtos de primeira linha melhoram as propriedades de metais comuns usando processos especiais de acabamento de superfície, como revestimento de carbono tipo diamante.

Revestimento de carbono tipo diamante (DLC) é formado quando ionizado, e o carbono decomposto é feito para pousar na superfície de um substrato em alta energia. Este revestimento melhora as propriedades do substrato (como resistência à abrasão, resistência à corrosão e coeficiente de atrito), tornando-os ideais em uma ampla gama de aplicações.

Neste artigo, voltaremos ao básico do revestimento tipo diamante. Também abordaremos os tipos e aplicações desses revestimentos em diversos setores. Vamos começar!

Figura 1:Um substrato de metal com revestimento de carbono tipo diamante

Compreendendo o revestimento tipo diamante

Quando você ouve a frase “revestimento tipo diamante” pela primeira vez, provavelmente se pergunta como o diamante (uma das substâncias naturais mais duras conhecidas) está sendo processado para ser usado como material de revestimento.

Mas você não deve pensar em DLC dessa maneira. Em vez disso, você quer pensar no elemento químico essencial que torna o revestimento semelhante ao diamante tão único – que é o carbono. O carbono é tetravalente – o que significa que tem quatro elétrons disponíveis para formar ligações com outros átomos. O número de ligações formadas e o arranjo dessas ligações determinam as propriedades que um composto de carbono possuirá.

Por exemplo, a estrutura molecular de um diamante apresenta vários átomos de carbono, que possuem quatro elétrons formando ligações moleculares com outros átomos de carbono. Em contraste, os átomos de carbono na estrutura molecular do grafite utilizam apenas três desses elétrons para formar ligações moleculares entre si. Essa pequena variação é o que torna os cristais de diamante muito duros e os grafites muito macios.

Figura 2:Ligação molecular em diamante e grafite Fonte:WikiMedia Commons

O filme de carbono tipo diamante é essencialmente feito de átomos de carbono, como diamante e grafite. No entanto, um filme DLC combina a estrutura atômica de diamante e grafite – o que significa que apresenta vários átomos de carbono e utiliza três e quatro dos elétrons dos átomos para formar ligações moleculares. Como resultado, o DLC tem uma combinação das propriedades do diamante e do grafite.

Características do revestimento tipo diamante

Coeficiente de baixo atrito nº 1

O coeficiente de atrito (também chamado de coeficiente de atrito) é um número adimensional que os engenheiros usam para descrever quão bem um material (ou produto) resiste ao atrito quando desliza sobre outra superfície.

Os revestimentos DLC têm um coeficiente de atrito muito baixo, variando entre 0,015 e 0,2. Como resultado, as peças (ou montagens) revestidas com DLC normalmente requerem menos energia para manter um processo (ou operação mecânica). Isso os torna extremamente úteis em aplicações onde você encontra a necessidade de peças móveis, como a indústria automotiva, oficinas mecânicas e indústria aeroespacial.

Saiba mais:Entendendo como os fabricantes fabricam peças aeroespaciais.

#2 Excelente resistência à abrasão

A abrasão descreve porções de desgaste (desgaste ou atrito) de um material devido ao atrito. Geralmente é indesejável e inevitável em operações mecânicas. A única solução é encontrar um material com alta resistência à abrasão para uma determinada necessidade de aplicação.

Os metais revestidos com DLC oferecem alta resistência à abrasão em comparação com os metais comuns. Para dar uma ideia do nível de abrasão que os revestimentos DLC oferecem, vamos considerar a Figura 3, que mostra um teste de resistência à abrasão sendo realizado em dois metais.

Figura 3:Teste de resistência ao desgaste (ou abrasão) em material revestido de carbono tipo diamante

Suponha que a primeira parte de metal não tenha revestimento adicional enquanto o outro metal é revestido com DLC. Nesse cenário, se você engatar um penetrador nos dois materiais (usando a mesma força), notará que a superfície revestida com DLC não arranha tanto quanto a superfície sem revestimento. Essa característica única torna as peças revestidas com DLC úteis em peças de desgaste de motores de automóveis, injetores e aplicações de joias.

Resistência à corrosão nº 3

Os revestimentos DLC oferecem resistência à corrosão, tornando-os ideais em aplicações onde as peças serão expostas a ambientes úmidos ou agressivos (por exemplo, tubulações e componentes aeroespaciais).

#4 Estética

O revestimento DLC se destaca de outros tipos de revestimento porque protege as peças metálicas contra atmosferas agressivas, garantindo pouca ou nenhuma alteração na aparência estética da peça. Além disso, você pode obter uma faixa de cores atraente de antracite a preto profundo usando o processo de revestimento DLC.

Tipos de revestimento DLC

Os revestimentos DLC vêm em diferentes tipos, dependendo do metal (ou não metal) adicionado à sua estrutura química. Por exemplo, os revestimentos DLC dopados com metal são simplesmente DLC ligados com metais como titânio, molibdênio, tungstênio, alumínio e cromo. Em contraste, os tipos de DLC dopados não metálicos incluem DLC de silício, DLC de flúor e DLC de nitrogênio.

Figura 4:Revestimento DLC dopado com silicone em um substrato de metal

A escolha ideal do revestimento DLC com liga dependerá dos requisitos de sua aplicação. Por exemplo, os revestimentos DLC de liga de titânio são ideais para aplicações médicas devido às suas excelentes propriedades tribológicas, bioinércia e inércia química. Em contraste, os revestimentos DLC de liga de silício são ideais para ferramentas de corte, blocos de motor, pistões e engrenagens.

Figura 5:Peças do pistão e do cilindro com revestimento DLC

Felizmente, as oficinas mecânicas de primeira linha, como a Gensun, normalmente oferecem serviços de consultoria de acabamento de superfície para seus clientes.

Serviços de revestimento de DLC:Gensun pode ajudar

A Gensun é uma fornecedora líder de serviços de usinagem em toda a Ásia. Não só usamos tecnologias de fabricação de última geração para fabricar suas peças, mas também oferecemos serviços de acabamento de superfície de alta qualidade, como revestimento DLC de carbono tipo diamante. Nossos engenheiros, maquinistas e especialistas em controle de qualidade trabalham juntos para fazer o seu produto da maneira certa.

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