O documento discute demandas industriais, desafios e tendências para pesquisa em engenharia de superfícies. Apresenta propostas do Instituto SENAI de Inovação em Engenharia de Superfícies, incluindo planta piloto para deposição a plasma e desenvolvimento de revestimentos. Também aborda desafios como controle de processos reativos e materiais super-hidrofóbicos duráveis, e tendências como inovações em equipamentos e fontes de plasma.

1. Demandas industriais, desafios e tendências para a
pesquisa em Engenharia de Superfícies.
Felipe de Campos Carreri | Pesquisador
fcarreri@fiemg.com.br
+55 31 3489-2348

2. Página 2© SENAI-MG
Tópicos da Apresentação
Institutos SENAI de Inovação e suas propostas.
Demandas industriais e desafios para a pesquisa
básica
Tendências para a inovação em Engenharia de
Superfícies

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Tópicos da Apresentação
Institutos SENAI de Inovação e suas propostas.
Demandas industriais e desafios para a pesquisa
básica
Tendências para a inovação em Engenharia de
Superfícies

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Localização e temática dos institutos

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Rede de parcerias

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PD&I no Intituto SENAI de Inovação

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Instituto SENAI de Inovação em Engenharia de Superfícies
Pesquisa básica
-Universidades
-ICTs
Pesquisa Aplicada
- ISI Eng. Superfícies
Transferência
de Tecnologia

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Planta piloto para deposição a plasma

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Planta piloto para deposição a plasma

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Desenvolvimento de Revestimentos
Desenvolvimento de revestimentos
 Duros
 Lubrificantes sólidos
 Resistentes à corrosão
 Decorativos
 Nitretos, carbetos, carbonitretos, metálicos, DLC, óxido de
silício
 Magnetron Sputtering (UBM, DC e Pulsado)
 High Power Impulse Magnetron Sputtering (HIPIMS)
 Plasma-enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD)
 Arco Catódico
 Nitretação e carbonitretação
Tecnologias a Plasma

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Tópicos da Apresentação
Institutos SENAI de Inovação e suas propostas.
Demandas industriais e desafios para a pesquisa
básica
Tendências para a inovação em Engenharia de
Superfícies

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PVD para interior de peças com geometria cilíndrica

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G. Kaune, D. Hagedorn, F. Löffler, Surface &
Coatings Technology 308 (2016) 57-61
“Magnetron Sputtering”
dentro de tubos.
PVD para interior de peças com geometria cilíndrica

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T. Kraus, J. Keckes, J.K.N. Lindner, et al.,
Applications of Accelerators in Research and
Industry, 2003
“Ion beam Sputtering”
dentro de tubos
PVD para interior de peças com geometria cilíndrica

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Controle de processos reativos com oxigênio
Histerese em processos reativos

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Controle de processos reativos com oxigênio
Fonte de
potência
Controlador PID
OES
Sonda λ
Plasma
MFC

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Controle de processos reativos com oxigênio
Histerese para alumínio
- Voltagem vs. Fluxo O2
Histerese para índio-estanho
- Voltagem vs. Fluxo O2
F.C.Carreri, R.Bandorf, H. Gerdes, et al. 13th International
Conference on Reactive Sputter Deposition 2014
V. Linss, Thin Solid Films, doi: 10.1016/j.tsf.2017.03.006

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 Processo universal para qualquer material/processo (OES por
emissão do oxigênio)
 Estudos que utilizem alvos cilíndricos rotativos (alvos planos
não representam processos industriais para deposição de
óxidos)
 Metódo in-situ para determinação do estado de oxidação do
alvo (determinação do estado inicial do alvo).
Controle de processos reativos com oxigênio
Desafios

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Materiais super-hidrofóbicos com durabilidade
Adaptado de: ZHANG et al., Soft Mat. 2012, v.44, p.11217.
q≥90° q>150°
AD<10°
q<10°
Adaptado de: SACILOTTO, Dissertação, UFRGS
2015.

20. Página 20© SENAI-MG
Materiais super-hidrofóbicos com durabilidade
Self-cleaning
Anti-fogAnticorrosion
Microfluidics
Anti-ice
©Fraunhofer Society
 Durabilidade
 Resistência mecânica
(fricção)
 Processos aplicáveis em
diferentes tipos de
substrato (metálicos,
poliméricos, cerâmicos)
Desafios

21. Página 21© SENAI-MG
Tópicos da Apresentação
Institutos SENAI de Inovação e suas propostas.
Demandas industriais e desafios para a pesquisa
básica
Tendências para a inovação em Engenharia de
Superfícies

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Tendências em Engenharia de Superfícies
Ciência de materiais
Fontes de plasma
Eletrônica de potência
Simulação de componentes
e câmaras de vácuo

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Inovação em equipamentos
Eletrônica de potência
 Melhoria nas propriedades
de filmes óxidos
 Melhor controle do
processo reativo
 Aumento da tensão de ruptura
de óxido de alumínio de
6.2 MV/cm para 15 MV/cm F.C.Carreri, R. Bandorf, H. Gerdes, et al., Surface & Coatings
Technology 290 (2016) 82-86.

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 Processo PECVD com Microondas
 Plasma com maior densidade
 DLC com taxas de deposição de 3 à 5 vezes
maior do que processos PECVD com outras
fontes de plasma
 Óxido de silício com maior taxa de
deposição, densidade e dureza (maior
bombardeamento iônico) – Filmes anti-risco
transparentes
Inovação em equipamentos
Fontes de plasma
H. Shirai, Y. Sakuma, H. Ueyama, Thin Solid Films 345 (1999) 7-11
Y. Wu, H. Sugimura, et al. Thin Solid Films 435 (2003) 161-164
I.Kolev, Hauzer for You, No. 24, 2014.

25. Página 25© SENAI-MG
Inovação em equipamentos
Fontes de plasma
 HIPIMS para etching
 Aumento de adesão
 Deposição de intercamadas densas e
aderentes sem macropartículas
K.Sarakinos, J.Alami, C.Klever,Reviews on Advanced Materials Science 15 (2007) 44-48.
Hauzer for You, No. 17, 2010.

26. Página 26© SENAI-MG
 Arco catódico com campo
magnético otimizado
 Diminuição de emissão de
partículas e rugosidade
 Aumento do tempo de vida de
ferramentas e redução de
desgaste
Inovação em equipamentos
Fontes de plasma
A B C
AlCrN 1 AlCrN 2
Hauzer for You, No. 26, 2015.

27. Página 27© SENAI-MG
Conclusões
 Tendências apontam inovações significativas decorrentes do
desenvolvimento de equipamentos, fontes de plasma, etc.
 Desenvolvimentos em ciência de materiais precisam ser
complementados com desenvolvimento de equipamentos.
 Demandas industriais apontam tanto para o desenvolvimento
de novos materiais quanto para novos processos.

28. CONTATOS ISI ES:
Felipe Carreri Karyne Juste Alexandre Barros
fcarreri@fiemg.com.br krcampos@fiemg.com.br am.barros@fiemg.com.br
+55 31 3489-2348 +55 31 3489-2323 +55 31 3489-2153
Obrigado!