A aula prática ensinou sobre revestimentos de diamante CVD, incluindo uma sessão teórica sobre as técnicas e aplicações e uma sessão experimental onde brocas foram revestidas com diamante usando HFCVD. O método HFCVD depositou com sucesso camadas finas de diamante nas brocas sob vácuo a altas temperaturas. Os revestimentos de diamante CVD oferecem vantagens como alta resistência e durabilidade para aplicações industriais.

1. Relatório da aula prática nrº 3:
Revestimentos de Diamante CVD
Departamento de Engenharia de Materiais e
Cerâmica
Mestrado em Materiais e Dispositivos
Biomédicos
Unidade Curricular: Tecnologias de
Processamento de Materiais
Docente: Dra. Ana Senos
Demonstração efetuada por: Dr. Rui Silva e
Dr. Filipe Oliveira (introdução teórica)
Realizado por:
Carla Fernandes
Dayana Guzmán
Joana Gonçalves
28 de Novembro de 2016
Aveiro

2. Introdução
O diamante sempre foi um material excelente e desejável. Com a invenção de técnicas
de crescimento sintético a altas pressões e temperaturas na década de 50, tornou-se
um material técnico, especialmente para aplicações mecânicas. No entanto, foi o
advento de técnicas de deposição de baixa pressão que tornaram acessíveis as
excelentes propriedades mecânicas, térmicas, óticas e eletrónicas. Com estas técnicas
de deposição química de vapor (CVD), o diamante tornou-se disponível sob a forma de
películas finas estendidas e placas ou janelas livres. Com o diamante CVD uma riqueza
de novas aplicações abriu-se.
As técnicas de preparação de camadas mais utilizados no laboratório baseiam-se na
deposição física ou química de películas finas a partir da fase de vapor ("Deposição
Física de Vapor" ou PVD e "Chemical Vapour Deposition" CVD). Em ambos os casos, as
técnicas são baseadas na formação de um vapor do material a ser depositado, de
modo que o vapor condensa-se sobre a superfície do substrato formando uma camada
fina. Geralmente o processo e realizado sob vácuo ou em atmosfera controlada, a fim
de evitar a interação com a atmosfera de vapor de ar.
O sistema Hot Filament Chemical Vapor Deposition (HFCVD) é bastante utilizado nos
laboratórios, este é um sistema de deposição de vapor químico de filamento quente
projetado para a síntese de nano e micro diamantes policristalinos, grafeno,
nanotubos de carbono e uma variedade de outros revestimentos de película fina.
A aula foi dividida em 2 sessões, uma teórica onde foi possível conhecer as técnicas de
deposição de diamante CVD, os métodos de caracterização de materiais e as variadas
aplicações viradas para a indústria em relação aos revestimentos com diamante
evidenciando a sua especial aplicação na fabricação de próteses de anca [1]. A segunda
parte da aula consistiu numa sessão experimental, onde foi realizada a deposição de
micro e nano partículas de diamante em brocas utilizando o método CVD.
Métodos e materiais
Para a deposição das partículas de diamante por CVD, usaram-se brocas metálicas
introduzidas numa suspenção de pós de micro/nano partículas de diamante e Etanol,
que foi exposta ao processo de sonicação por um tempo de 45 minutos (Fig 1,2).

3. Após do processo anterior, as brocas foram introduzidas num sistema HFCVD
correspondente a uma câmara de vácuo a uma temperatura do filamento (de
tungstênio) de 2300 °C, corrente de 33.5 A, voltagem de 100 V, e pressão de 44.5
mBar, projetando um crescimento de camadas de 1µ por hora de exposição (Fig. 3).
As peças obtidas têm de ser avaliadas e, posteriormente, caracterizadas por
microscopia eletrônica.
Resultados
Após do proceso HFCVD se obtiveram-se brocas com um revestimento visível (Fig. 4).
Discussão dos resultados
O método HFCVD apresenta vantagens como baixo custo, simplicidade, facilidade de
dimensionamento e a capacidade de formar filmes de diamante uniformes em grandes
áreas. No processo, os gases de origem são ionizados por eletrões energéticos
produzidos por filamentos quentes. As principais deficiências são a baixa densidade
de nucleação e a contaminação pelos materiais dos filamentos e substratos, por
exemplo, a presença do cobalto em substratos de carbeto de tungstênio tem influência
negativa nos revestimentos de filmes de diamante CVD obtidos [2]. No entanto, o
HFCVD é muito eficaz na produção de revestimentos tribológicos, uma vez que as
partes não planas com formas complexas podem ser cobertas homogeneamente.
Conclusões
A técnica de revestimento com diamantes HFCVD introduz grandes vantagens para a
indústria na produção de materiais com alta resistência e durabilidade, sendo aplicada
no fabrico de ferramentas de alta qualidade para aplicações em diversos campos tais
como: automóvel, aeronáutica, na construção de moldes e no sector da energia. O
método aplicado permite aplicar camadas de diamante ultrafino da mais alta
qualidade e pureza, mesmo em superfícies com formas complexas. [3]
A I&D de revestimentos de diamante deve continuar com o intuito de reduzir os
efeitos da contaminação de peças, através do estudo/análise de cada uma das
variáveis incorporadas no processo.

4. Anexo
Figura 1. Micro e nano partículas de diamante
Figura 2. Processo de Sonicação

5. Figura 3. Câmara para HFCVD
Figura 4. Brocas com revestimento de diamante CVD.
Bibliografia
[1]. Oliveira F. (2016), Revestimentos de diamante CVD em próteses articulares da
anca
[2]. Alves R. (2009) estudos da deposição de filmes de diamante cvd sobre carbeto de
tungstenio, com interface controlada de boreto
[3].Empresa KOMET Group: http://classic.kometgroup.com/es/tools-
navigation/tools/herramientas-con-revestimiento-de-diamante.html