Caracterização de um reator de radiofrequência com acoplamento capacitivo para nitretação a plasma
The thermochemical treatment of nitriding is characterized by the introduction of nitrogen on the crystalline structure of some alloys, one of the means of carrying out this treatment is through plasma reactors. Nowadays a lot of reactors type can be used for this purpose, where the most used is the...
| Autor principal: | Miranda, Gabriel Belchior |
|---|---|
| Formato: | Dissertação |
| Idioma: | Português |
| Publicado em: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
2023
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| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30413 |
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riut-1-304132023-01-24T06:06:51Z Caracterização de um reator de radiofrequência com acoplamento capacitivo para nitretação a plasma Characterization of a radiofrequency capacitively coupled plasma nitriding reactor Miranda, Gabriel Belchior Mafra, Márcio http://orcid.org/0000-0002-5866-6863 http://lattes.cnpq.br/1904416043413655 Bernardelli, Euclides Alexandre https://orcid.org/0000-0003-1991-3056 http://lattes.cnpq.br/1401813353998748 Binder, Cristiano https://orcid.org/0000-0002-7484-6223 http://lattes.cnpq.br/0692818548181755 Neves, Julio Cesar Klein das https://orcid.org/0000-0001-6938-0740 http://lattes.cnpq.br/0307756612359905 Mafra, Márcio http://orcid.org/0000-0002-5866-6863 http://lattes.cnpq.br/1904416043413655 Plasma de alta temperatura Nitruração Aço inoxidável Aço austenítico Microestrutura - Análise High temperature plasmas Nitriding Steel, Stainless Austenitic steel Microstructure - Analysis CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA Engenharia Mecânica The thermochemical treatment of nitriding is characterized by the introduction of nitrogen on the crystalline structure of some alloys, one of the means of carrying out this treatment is through plasma reactors. Nowadays a lot of reactors type can be used for this purpose, where the most used is the directly current reactor, however studies with capacitively coupled radiofrequency (rfccp) reactors are not só plentiful. Then in this work nitriding in a rfccp plasma was studied as there’re few studies about the advantages that type of reactor can offer. Thus, this work is about the assembly and characterization of a rfccp reactor, and nitriding experiments of AISI H13 quenched and spheroidized, and the stainless steel UNS 3131673, having as main parameters the treatment pressure and the area asymmetry coefficient of the electrodes. The results indicate a good correlation between the parameters variation and expanded phases formations as well as greater amount of some iron nitrides. There was an indication that how higher the pressure and asymmetry higher the plasma reactivity and consequently more nitrogen introduction, that leads to increase number of nitrides, furthermore the reactor characterization was effective because all the proposed conditions for the rfccp regime had a similar behavior when performed with a directly current power supply in the same reactor. For the UNS 3131673 the treatment pressure of 5 torr and the asymmetry factor of 10-4 promote a homogenous surface treatment, while the AISI H13 quenched showed a good homogeneity in surface treatment for all the proposed conditions showing different hardness mechanisms, besides that the H13 spheroidized had a more homogenous treatment with 5 torr of pressure in two asymmetry conditions, in 0,06 and 10-4. Finally, it is concluded that the rfccp reactor is capable of nitriding and can be used in future works. Conselho Nacional do Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) O tratamento termoquímico de nitretação é caracterizado pela adição de nitrogênio na estrutu ra cristalina de algumas ligas, sendo que um dos meios de realização desse tratamento é através de reatores a plasmas. Atualmente diversos tipos de reatores podem ser utilizados para este fim, onde o mais utilizado é o reator de corrente contínua, no entanto trabalhos com o uso de reatores de radiofrequência com acoplamento capacitivo (rfccp) não são tão abundantes com poucos estudos, indicando o potencial sobre a nitretação neste tipo de reator. Logo, neste trabalho foi estudada a nitretação em um plasma rfccp visto que há poucos estudos sobre as vantagens que este tipo de reator pode oferecer. Desta forma, este trabalho trata da montagem e caracterização de um reator rfccp, assim como a realização de experimentos de nitretação no aço AISI H13 esferoidizado e temperado, e o aço inoxidável UNS 3131673, tendo como principais parâmetros de variação a pressão de tratamento e o coeficiente de assimetria entre áreas dos eletrodos. Os resultados indicam boa correlação entre a variação dos parâmetros e a formação de fases expandidas, assim como maior quantidade de alguns nitretos de ferro. Observousse um indício de quanto maior a pressão e assimetria maior a reatividade do plasma e consequentemente maior introdução de nitrogênio, além disso a caracterização do reator foi efetiva pois todas a condições propostas para o regime rfccp tiveram um comportamento semelhante quando realizadas com uma fonte de corrente contínua no mesmo reator. Para o UNS 3131673 a pressão de tratamento de 5 torr e fator de assimetria 10-4 promoveu um tratamento mais homogêneo da superfície, enquanto o AISI H13 temperado apresentou boa dureza após tratamento superficial para todas as condições propostas e diferentes mecanismos de endurecimento após saturação e formação de novas fases, além disso o H13 esferoidizado obteve maiores durezas com a pressão de 5 torr em duas condições de assimetria sendo elas 0,06 e 10-4. Por fim conclui-se que o reator rfccp é capaz de nitretar e pode ser utilizado em estudos futuros. 2023-01-23T20:00:21Z 2023-01-23T20:00:21Z 2022-10-26 masterThesis MIRANDA, Gabriel Belchior. Caracterização de um reator de radiofrequência com acoplamento capacitivo para nitretação a plasma. 2022. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2022. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30413 por openAccess http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Curitiba Brasil Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais UTFPR |
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Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
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Português |
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Plasma de alta temperatura Nitruração Aço inoxidável Aço austenítico Microestrutura - Análise High temperature plasmas Nitriding Steel, Stainless Austenitic steel Microstructure - Analysis CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA Engenharia Mecânica |
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Plasma de alta temperatura Nitruração Aço inoxidável Aço austenítico Microestrutura - Análise High temperature plasmas Nitriding Steel, Stainless Austenitic steel Microstructure - Analysis CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA Engenharia Mecânica Miranda, Gabriel Belchior Caracterização de um reator de radiofrequência com acoplamento capacitivo para nitretação a plasma |
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The thermochemical treatment of nitriding is characterized by the introduction of nitrogen on the crystalline structure of some alloys, one of the means of carrying out this treatment is through plasma reactors. Nowadays a lot of reactors type can be used for this purpose, where the most used is the directly current reactor, however studies with capacitively coupled radiofrequency (rfccp) reactors are not só plentiful. Then in this work nitriding in a rfccp plasma was studied as there’re few studies about the advantages that type of reactor can offer. Thus, this work is about the assembly and characterization of a rfccp reactor, and nitriding experiments of AISI H13 quenched and spheroidized, and the stainless steel UNS 3131673, having as main parameters the treatment pressure and the area asymmetry coefficient of the electrodes. The results indicate a good correlation between the parameters variation and expanded phases formations as well as greater amount of some iron nitrides. There was an indication that how higher the pressure and asymmetry higher the plasma reactivity and consequently more nitrogen introduction, that leads to increase number of nitrides, furthermore the reactor characterization was effective because all the proposed conditions for the rfccp regime had a similar behavior when performed with a directly current power supply in the same reactor. For the UNS 3131673 the treatment pressure of 5 torr and the asymmetry factor of 10-4 promote a homogenous surface treatment, while the AISI H13 quenched showed a good homogeneity in surface treatment for all the proposed conditions showing different hardness mechanisms, besides that the H13 spheroidized had a more homogenous treatment with 5 torr of pressure in two asymmetry conditions, in 0,06 and 10-4. Finally, it is concluded that the rfccp reactor is capable of nitriding and can be used in future works. |
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MIRANDA, Gabriel Belchior. Caracterização de um reator de radiofrequência com acoplamento capacitivo para nitretação a plasma. 2022. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2022. |
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