BR102013023481A2 - Anel de pistão e processo de aplicação de revestimento - Google Patents

Abstract

Anel de pistão e processo de aplicação de revestimento. A presente invenção refere-se a um anel de pistão para utilização em um motor de combustão interna ou compressor, dotado de uma base ou substrato (2) definindo uma superfície externa em pelo menos parte da qual é aplicada uma camada metálica e sobre esta um revestimento (3) de nitreto cerâmico do tipo monocamada que apresenta estrutura colunar e grãos de tamanho médio igual ou inferior a 0,5 pm

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ANEL DE PISTÃO E PROCESSO DE APLICAÇÃO DE REVESTIMENTO". A presente invenção refere-se a um anel de pistão, particularmente idealizado para uso em um motor de combustão interna ou compressor, dotado de um revestimento de nitreto de cromo na forma de CrN ou Cr2N que apresenta propriedades incrementadas de resistência ao destacamento ou escamação (spalling), ao engripamento (scuffíng) e ao desgaste, por meio da redução considerável do tamanho de grão devido a rígido controle das variáveis do processo de aplicação do revestimento.

Com este novo e aperfeiçoado revestimento de nitreto de cromo, consegue-se aumentar a vida útil do anel de pistão sem que seja verificada uma contrapartida técnica desvantajosa e mantendo os custos de fabricação em um nível competitivo. A presente invenção refere-se ainda ao processo de aplicação do aludido revestimento de nitreto de cromo na forma de CrN ou Cr2N com tamanho de grão reduzido.

Descrição do estado da técnica Nos motores de combustão interna a pistão, os anéis são formados via de regra por uma base metálica à qual é aplicada pelo menos uma camada de revestimento, que entra em contato com a parede do cilindro. O papel da camada de revestimento é dos mais importantes porque busca conferir ao anel propriedades de baixo atrito de deslizamento, grande resistência à escamação, dureza e tenacidade. Porém, muitas dessas propriedades são antagônicas e um acréscimo em uma delas significa uma perda de desempenho em outra, pelo que o tipo de revestimento a ser utilizado vai ser escolhido em função do perfil de funcionamento do motor e aos esforços aos quais os anéis serão submetidos durante sua vida útil.

Uma série de revestimentos foi proposta por aqueles entendidos no assunto, cada qual buscando incrementar as propriedades desejadas. Diversas técnicas anteriores discorrem sobre os revestimentos cerâmicos de nitreto de cromo na forma de CrN e/ou Cr2N, bastante eficientes e interes- santes tecnicamente porque balanceiam de maneira bastante competente as propriedades de absorção de estresse interno, elevada dureza e baixa espessura, o que reduz sobremaneira a ocorrência de escamação (spalling).

Na grande maioria das aplicações o revestimento cerâmico de nitreto de cromo é aplicado pelo processo de deposição física de vapor (PVD - Physical Vapour Deposition), segundo o qual o material a ser depositado como revestimento é vaporizado a partir de uma fonte de sólido em forma de átomos ou moléculas através de gases à baixa pressão (ou plasma) na direção do anel de pistão, onde se condensa. A formação do reco-brimento no substrato depende dos materiais vaporizados e do material do substrato, das condições da superfície, da energia disponível (temperatura e bombardeamento de íons) e da atmosfera (reações químicas, deposição reativa, etc). O processo de PVD apresenta algumas vantagens interessantes para a produção de recobrimentos tribológicos como, por exemplo, (i) a possibilidade de operar a pressões de trabalho muito baixas no qual possibilita sintetizar materiais de elevada pureza; (ii) a melhoria na adesão do revestimento ao substrato, devido à possibilidade de se “limpar” a superfície dos substratos através do bombardeamento iônico; (iii) a espessura do recobri-mento uniforme; (iv) o controle da estrutura cristalina do recobrimento; e (v) as temperaturas de deposição relativamente baixas. Como vantagens adicionais, o bombardeamento iônico fomenta o crescimento epitaxial e melhora a mobilidade atômica e normalmente não são utilizados quaisquer efluentes ou poluentes, dado que na maior parte dos casos não intervém produtos ou soluções tóxicas.

Uma primeira técnica anterior referente ao uso de revestimentos de nitreto de cromo está representada pela patente norte-americana US 5.718.437, que refere-se a um anel raspador de óleo dotado de um revestimento de Cr2N monocamada, com espessura entre cerca de 3pm e 30pm.

Segundo o documento, a camada de revestimento de Cr2N a-presenta uma dureza entre 1300 HV e 2000 HV e é aplicada pelo processo comumente conhecido pelos técnicos no assunto por ion plating. A patente norte-americana US 5.743.536 refere-se a um anel de pistão cujo revestimento compreende um filme de pelo menos um nitreto de cromo aplicado pelo processo de ion piating cuja estrutura cristalina colunar na superfície de tensão de fratura, as colunas estando alinhadas em direção à superfície de revestimento a partir da superfície do substrato. O revestimento é composto preferivelmente por uma mistura de fases CrN e Cr2N e valores de porosidade de 1,5% a 20% e microdureza de 600HmV a 1000HmV. Não há, entretanto, nenhuma discussão acerca do tamanho de grão desse revestimento. O documento especifica ainda diversos outros valores de espessura e porosidade, além de exibir diversos ensaios mecânicos em produtos dotados de revestimentos com diversas configurações finais. Segundo alegado, o revestimento apresenta excelentes propriedades de resistência à abrasão, escamação e queima.

Ainda, a patente norte-americana US 5.851.659, da mesma família da patente US 5.743.536, revela um produto muito similar. O documento de patente japonês JP9196173, que revela uma invenção muito similar à patente norte-americana comentada acima, qual seja, um anel raspador de óleo possuindo um revestimento de Cr2N mono-camada, com espessura de cerca de 3pm a 30pm. O documento de patente japonês JP 06-293954 refere-se a um revestimento de nitreto de cromo depositado pelo processo de PVD, cuja estrutura cristalina é colunar se estendendo na direção do revestimento a partir do substrato. O revestimento, que é do tipo monolayer (camada única), apresenta porosidade entre 1,5% e 20%. Não há, entretanto, nenhuma discussão acerca do tamanho de grãos desse revestimento. O documento de patente japonês JP 06-248425 refere-se a um anel de pistão dotado de um revestimento de nitreto de cromo formado pelas fases CrN e Cr2N cuja estrutura cristalina é colunar se estendendo na direção do revestimento a partir do substrato. O revestimento, que é do tipo monolayer (camada única), apresenta porosidade entre 1,5% e 2%. Não há, entretanto, nenhuma discussão acerca do tamanho de grãos desse revesti- mento. A patente norte-americana US 5.820.131, por seu turno, refere-se a um anel de pistão dotado de um revestimento formado por uma única camada de Cr2N ou uma mistura de Cr2N e CrN, com espessura de 3pm a 30pm e um percentual de nitrogênio, em peso, entre 11% e 17%. A camada de revestimento é aplicada pelo processo de PVD (Physical Vapour Deposi-tiorí) e sua dureza oscila entre 1300 HV e 2000 HV. Mais uma vez, não há discussão alguma acerca do tamanho de grãos desse revestimento.

Por fim, uma última técnica anterior representativa pode ser encontrada na patente norte-americana US 6.631.907, que se refere a um anel de pistão dotado de uma camada de revestimento composta por CrN ou Cr2N, ou ainda um mistura de nitretos, aplicada por PVD. O documento contempla ainda a aplicação de uma mistura de CrN com Cr2N e Cr metálico, e discorre fartamente acerca de percentuais em peso dos componentes, sem no entanto discutir o tamanho de grãos desse revestimento. Não há, até o presente momento, nenhuma solução tecnológica que busque a redução do tamanho de grãos de um revestimento de nitreto de cromo aplicado pelo processo de PVD com vistas a incrementar as propriedades de resistência a destacamento ou escamação (spalling), engripa-mento (scuffing) e desgaste.

Objetivos da invenção A presente invenção tem por objetivo um anel de pistão dotado de um revestimento de nitreto de cromo na forma de CrN ou Cr2N aplicado pelo processo de PVD que apresente tamanho de grãos reduzido em relação aos revestimentos atualmente conhecidos, conseguindo com isso propriedades incrementadas de resistência ao destacamento ou escamação (spalling), ao engripamento (scuffing) e ao desgaste. A presente invenção tem por objetivo também um processo de aplicação de revestimento do tipo PVD que possibilite depositar um revestimento cerâmico de nitreto de cromo que torne possível o controle e a redução do tamanho de grãos a fim de que o revestimento obtido apresente propriedades incrementadas de resistência ao destacamento ou escamação (spalling), ao engripamento (scuffing) e ao desgaste.

Breve descrição da invenção Os objetivos da presente invenção são alcançados por um anel de pistão para utilização em um motor de combustão interna ou compressor, dotado de uma base ou substrato definindo uma superfície externa em pelo menos parte da qual é aplicada uma camada metálica e sobre esta um revestimento de nitreto cerâmico do tipo monocamada que apresenta estrutura colunar e grãos de tamanho médio igual ou inferior a 0,5 pm.

Os objetivos da presente invenção também são alcançados por um processo de aplicação de revestimento, particularmente idealizado para aplicação de um revestimento de nitreto cerâmico em um anel de pistão para utilização em um motor de combustão interna ou compressor dotado de uma base ou substrato definindo uma superfície externa, compreendendo as seguintes etapas: Etapa (i): posicionamento da base ou substrato em uma mesa giratória ou afim, ladeada por pelo menos dois targets dispostos angularmente de forma equidistante;

Etapa (ii) alimentação de pelo menos um composto à base de nitrogênio (N);

Etapa (iii): vaporização de pelo menos um material metálico dos pelo menos dois targets a em forma de átomos ou moléculas através de gases à baixa pressão (ou plasma) na direção do anel de pistão, onde se condensa após reação com o nitrogênio; e Etapa (iv): rotação do substrato na mesa giratória com uma frequência substancialmente entre 200% e 700% Descrição resumida dos desenhos A presente invenção será, a seguir, mais detalhadamente descrita com base em um exemplo de execução representado nos desenhos. As figuras mostram: Figura 1 - é uma vista parcial esquemática em corte do anel de pistão objeto da presente invenção no canalete do pistão no interior do cilindro.

Figura 2 - é um gráfico comparativo do desgaste do anel de pistão atualmente existente com duas variações configurativas do anel objeto da presente invenção.

Figura 3 - é um gráfico do tamanho de grão médio do revestimento do anel de pistão atualmente existente com duas variações configurativas do revestimento do anel objeto da presente invenção.

Figura 4 - é uma vista microscópica esquemática da secção transversal do revestimento do anel de pistão objeto da presente invenção.

Figura 5 - é uma vista microscópica esquemática da secção de topo do revestimento do anel de pistão objeto da presente invenção.

Figura 6 - é uma vista esquemática explicativa do equipamento Atlas para a realização do teste de riscamento segundo a norma técnica ASTM C 1624 05.

Figura 7 - é um gráfico comparativo da carga de delaminação suportada em um teste de riscamento pelo revestimento do anel de pistão atualmente existente com a carga suportada por duas variações configurativas do revestimento do anel objeto da presente invenção.

Figura 8 - são duas fotografias comparativas da superfície do revestimento do anel de pistão atualmente existente e por uma variação configurativa do revestimento do anel objeto da presente invenção após a realização de um teste de scratch.

Figura 9 - Apresenta em detalhe o cinematismo de duplo giro do substrato.

Descrição detalhada das figuras A presente invenção refere-se a um anel de pistão 1 e ao seu revestimento, aplicado com o intuito de garantir que a peça tenha propriedades interessantes de resistência ao destacamento ou escamação (spalling), ao engripamento (scuffing) e ao desgaste e apresente elevada durabilida-de/vida útil no interior do motor de combustão interna ou compressor no qual está instalado. O uso de um revestimento de nitreto cerâmico nos anéis de pistão traz as desejáveis propriedades que garantem a esses componentes a durabilidade desejada. Em especial o nitreto de cromo, depositado na superfície externa do anel, que entra em contato com a parede do cilindro, proporciona grande resistência ao desgaste. Os revestimentos de nitreto de cromo são muito utilizados em anéis de pistão de motores modernos, que sofrem esforços significativos em termos de cargas térmicas e mecânicas. Todavia, em alguns motores de última geração, em especial aqueles que apresentam pressões de combustão extremamente alta (como os que utilizam turbocompressores), o revestimento de nitreto de cromo apresenta inconvenientes, decorrentes de sua fragilidade intrínseca que ocasiona o surgimento de microtrincas.

Sob esforço elevado e continuado essas microtrincas se propagam e pequenas porções do revestimento começam a se destacar, gerando pequenas cavidades no revestimento e, em alguns casos, pequenos riscos na superfície do cilindro.

Com vistas a aumentar as propriedades de resistência ao destacamento ou escamação (spalling), ao engripamento (scuffing) e ao desgaste, a depositante aperfeiçoou a camada de revestimento de nitreto cerâmico, por meio do controle no tamanho de grão. A esse respeito cumpre notar que, muito embora o revestimento seja preferivelmente formado por nitreto de cromo nas fases CrN e/ou Cr2N, é evidente que outros materiais metálicos podem ser utilizados em sua composição, como por exemplo o nióbio (Nb) ou ainda qualquer outro. A grande inovação da presente invenção está nas características do revestimento a ser aplicado por sobre um anel de pistão; logo, na há nenhum tipo de limitação a cerca da constituição específica desse componente. Muito embora de maneira preferível o anel de compressão (ou de 1o canalete) seja o mais beneficiado pela aplicação do presente revestimento, nada impede que ele seja aplicado a um anel de segundo canalete, um anel raspador de óleo, um anel de compressor ou ainda a qualquer outra peça necessária ou desejável.

Assim, em essência, o anel de pistão 1 objeto da presente invenção é idealizado para utilização em um motor de combustão interna ou compressor e dotado de uma base ou substrato 2 metálica que definindo uma superfície externa, em pelo menos parte da qual é aplicada uma camada metálica e sobre esta um revestimento 3 de nitreto cerâmico.

De modo preferido, a camada de revestimento 3 é aplica ao menos a parte da superfície externa, voltada para a parede do cilindro, tal e qual ilustrado esquematicamente na figura 1, mas é evidente que a camada de revestimento 3 pode ser aplicada às superfícies interna, superior e inferior, que atritam, ao menos em parte, com o canalete do pistão, sem que a invenção resultante deixe de estar incluída no escopo de proteção das reivindicações apensas. A camada de revestimento 3, que preferivelmente é formada por nitreto de cromo nas fases CrN e/ou Cr2N, apresenta como diferencial inovador uma estrutura colunar (já conhecida pelos entendidos no assunto) porém com grãos de tamanho igual ou inferior a 0,5 pm, um número razoavelmente mais baixo do que o tamanho médio dos grãos dos revestimentos a-tualmente utilizados (substancialmente 0,65 pm ou mais).

De maneira preferível o revestimento 3 apresenta e grãos de tamanho médio substancialmente entre 0,1 pm e 0,5 pm e, de forma ainda mais preferível, o revestimento 3 apresenta e grãos de tamanho médio substancialmente entre 0,35 pm e 0,42 pm.

Os grãos de tamanho médio igual ou inferior a 0,5 pm conferem ao revestimento 3 propriedades novas e desejadas. O comportamento desse tipo de material é diretamente influenciado pelo contorno entre os grãos porque o número de átomos nos grãos é comparável ou menor do que nas regiões de contorno. Sob essas condições, deslocamentos relativos (cisa-Ihameníos) estão restritos, porque a grande quantidade de contornos de grão restringe esse fenômeno, e as regiões de contorno ganham um papel importante na capacidade de deformação do material. Isso significa propriedades novas e extremamente desejáveis dos materiais cristalinos como os nitretos cerâmicos e, em especial, o nitreto de cromo. Consegue-se assim um material cerâmico com propriedades elásticas bastante similares às de um material metálico, porém com resistência à fratura bastante superior, o que é muito desejável para um revestimento. A esse respeito, as figuras 4 e 5 mostram vistas bastante aumentadas do presente revestimento 3. Na figura 4, que é a vista microscópica esquemática da secção transversal do revestimento, vê-se claramente que, em média, o tamanho da maioria dos grãos é inferior a 0,5 pm (há uma escala indicativa de 5 pm para possibilitar a mensuração da ordem de grandeza). A figura 5, por seu turno, é uma vista microscópica esquemática da secção de topo do revestimento 3 e ilustra claramente a estrutura colunar do revestimento.

Quando as figuras 4 e 5 são analisadas em conjunto, é possível se criar uma imagem bastante precisa dos cristais da estrutura do revestimento 3, que conferem as desejadas propriedades incrementadas de resistência ao destacamento ou escamação (spalling), ao engripamento (scuf-fíng) e ao desgaste.

Ainda nesse sentido, o gráfico ilustrado na figura 3 mostra, comparativamente, o tamanho médio dos grãos do revestimento de nitreto de cromo de anel de pistão atualmente existente (denominado “estado de técnica”) com duas variações configurativas do anel 1 objeto da presente invenção.

Enquanto o anel pertencente ao estado da técnica apresenta grãos de tamanho médio de cerca de 0,65 pm, em seu revestimento, a primeira variação configurativa da invenção (denominada “invenção 1”) apresenta grãos com tamanho médio de 0,45 pm e a segunda variação configu-rativa da invenção (denominada “invenção 2”) apresenta grãos com tamanho médio ainda menor, de cerca de 0,35 pm.

Um teste de riscamento foi realizado para auferir o melhor desempenho do anel de pistão 1 objeto da presente invenção comparativamente a um anel dotado de um revestimento de nitreto de cromo convencional, pertencente ao estado da técnica. O teste de riscamento, esquematicamente representado na figura 6, foi efetuado em um equipamento denominado Atlas segunda preconiza a norma ASTM C 1624 05. Nesse teste, um punção ou afim é deslizado so- bre um corpo de prova dotado do revestimento que se deseja ensaiar ao mesmo tempo em que se aplica uma forma perpendicular ao deslocamento, também denominada força normal FN. À medida que se desloca, a força normal vai sendo paulatinamente aumentada, até o instante em que ocorre a ruptura do revestimento por cisalhamento. Nesse teste, as diferenças entre o anel objeto da presente invenção 3 e o anel da técnica anterior ficam claras. O gráfico representado na figura 7, que ilustra a carga de dela-minação suportada pelo revestimento dado o deslocamento do punção, revela que o anel dotado do revestimento pertencente ao estado da técnica suportou um esforço de cerca de 100N, após o qual houve a delaminação com ruptura do revestimento.

Como comparação, a primeira variação configurativa da invenção (denominada “invenção 1”) e que apresenta grãos de tamanho médio de cerca de 0,45 pm em seu revestimento suportou 150N antes do ponto de delaminação, significando um incremento de nada menos do que 50% em relação à solução atualmente em uso.

Vantagens ainda superiores foram alcançadas pela segunda variação configurativa da invenção (denominada “invenção 2”) que apresenta grãos com tamanho médio de cerca de 0,35 pm em seu revestimento, a qual suportou mais de 180N sem que tenha ocorrido a delaminação. Ou seja, a resistência da segunda variação configurativa da invenção frente ao anel utilizado atualmente é mais de 80% superior à delaminação, e isso decorre diretamente do tamanho médio dos grãos, eis que as demais características dos revestimentos são similares.

Nessa esteira, a figura 8 ilustra duas fotografias comparativas da superfície do revestimento do anel de pistão atualmente existente e por uma variação configurativa do revestimento do anel objeto da presente invenção após a realização do teste de riscamento. Vê-se. Claramente, que houve destacamento de grande quantidade do revestimento do anel do estado da técnica a partir da metade do curso de deslocamento do punção (correspondendo à força de cerca de 100N) ao passo que a concretização “inven- ção 2” suportou todo o deslocamento do punção sem que a delaminação tenha ocorrido. A simples análise comparativa das figuras dá uma boa idéia do melhor desempenho do anel 1 objeto da presente invenção devido ao seu revestimento 3 com grãos de tamanho médio reduzido, igual ou inferior a 0,5 pm.

Por fim, em um teste de desgaste em bancada, ilustrado no gráfico representado pela figura 3, vê-se claramente, mais uma vez, a vantagem obtida pelo anel objeto da presente invenção. Enquanto o anel pertencente ao estado da técnica apresentou desgastes entre cerca de 4,9 pm e 6,4 pm, a configuração “invenção 1” mostrou valores entre cerca de 3,9 pm e 5,5 pm e a configuração “invenção 2”, com tamanho de contorno de grão médio ainda menor, mostrou desgaste ainda mais reduzido, entre cerca de 3,3 pm e 4,3 pm. O revestimento 3 é aplicado ao substrato 2 do anel 1 pelo processo de deposição física de vapor (PVD - Physical Vapour Depositiorí) gerado por uma fonte de arco catódico. O processo segundo o qual o revestimento 3 é aplicado ao substrato 2 é de crucial importância para a obtenção de grãos de tamanho médio igual ou inferior a 0,5 pm e é uma invenção nova e inventiva, incluída no escopo de proteção das reivindicações apensas.

Descrevendo essencialmente, o processo de aplicação de revestimento ao anel 1 objeto da presente invenção compreende as seguintes etapas: Etapa (i): posicionamento da base ou substrato (2) do anel (1) em uma mesa giratória ou afim, ladeada por pelo menos dois alvos dispostos angularmente de forma equidistante;

Etapa (ii) alimentação de pelo menos um composto à base de nitrogênio (N);

Etapa (iii): vaporização de pelo menos um material metálico dos pelo menos dois targets a em forma de átomos ou moléculas através de gases à baixa pressão (ou plasma) na direção do anel de pistão, onde se condensa após reação com o nitrogênio; e Etapa (iv): rotação do substrato na mesa giratória com uma fre- quência substancialmente entre 200% e 700%.

De maneira preferível, o processo utiliza dois alvos de cromo (Cr) dispostos substancialmente a 180° um em relação ao outro, mas é evidente que pode-se utilizar outras disposições, como por exemplo três alvos posicionados um a cada 120°, ou ainda qualquer outra solução.

Evidentemente, as etapas (ii), (iii) e (ív) ocorrem substancialmente concomitantemente, garantindo a deposição de um nitreto metálico que forma o revestimento 3, observadas as considerações já mencionadas anteriormente, sendo que de maneira preferível o revestimento depositado é de nitreto de cromo monocamada nas fases CrN e/ou Cr2N. O controle da rotação do substrato 2 é um ponto crucial porque confere ao revestimento produzido propriedades especiais conforme descrito. O substrato é cilíndrico e possui movimento de giro no próprio eixo. O centro deste eixo, no qual é montado os substratos, por sua vez descreve trajetória circular com velocidade angular constante e diâmetro de 500 mm. O movimento de giro das amostras esta conectado ao movimento de giro base com diâmetro de 500 mm através de um sistema de engrenagens a-presentando uma relação de transmissão de 99 / 24, ou seja, o movimento de dupla rotação do substrato é função da velocidade angular ajustada no eixo principal que proporciona movimento giratório da base com 500 mm de diâmetro. A figura 9 apresenta em detalhe o cinematismo de duplo giro do substrato. A tabela abaixo apresenta as característica típicas CrN do estado da técnica e da invenção 1 e 2 apresentados neste pedido, esta informação deve ser lida em conjunto com a figura 9.

Tendo sido descrito exemplos de concretização preferidos, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possíveis variações, sendo limitado tão somente pelo teor das reivindicações apensas, aí incluídos os possíveis equivalentes.

Claims (13)

1. Anel de pistão para utilização em um motor de combustão interna ou compressor, dotado de uma base ou substrato (2) definindo uma superfície externa em pelo menos parte da qual é aplicada uma camada metálica e sobre esta um revestimento (3) de nitreto, o anel sendo caracterizado pelo fato de que o revestimento (3) apresenta estrutura colunar e grãos de tamanho médio igual ou inferior a 0,5 pm.

2. Anel de pistão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o revestimento (3) é composto por nitreto de cromo nas fases CrN e/ou Cr2N.

3. Anel de pistão de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o revestimento (3) é aplicado à superfície do substrato voltada para a parede do cilindro/camisa,

4. Anel de pistão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o revestimento (3) apresenta grãos de tamanho médio substancialmente entre 0,1 pm e 0,5 pm.

5. Anel de pistão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o revestimento (3) apresenta grãos de tamanho médio substancialmente entre 0,35 pm e 0,42 pm.

6. Anel de pistão de acordo com a reivindicação 1, 2, 3, 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que o revestimento (3) é aplicado pelo processo de deposição física de vapor (PVD - Physical Vapour Deposition) gerado por uma fonte de arco catódico.

7. Processo de aplicação de revestimento, particularmente idealizado para aplicação de um revestimento (3) de nitreto cerâmico em um a-nel de pistão para utilização em um motor de combustão interna ou compressor dotado de uma base ou substrato (2) definindo uma superfície externa, caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas: Etapa (i): posicionamento da base ou substrato (2) em uma mesa giratória ou afim, ladeada por pelo menos dois alvos dispostos angularmente de forma equidistante; Etapa (ii) alimentação de pelo menos um composto à base de nitrogênio (N); Etapa (iii): vaporização de pelo menos um material metálico dos pelo menos dois alvos a em forma de átomos ou moléculas através de gases à baixa pressão (ou plasma) na direção do anel de pistão, onde se condensa após reação com o nitrogênio; e Etapa (iv): rotação do substrato na mesa giratória com uma frequência substancialmente entre 200% e 700%,

8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que utiliza dois alvos de cromo (Cr) dispostos substancialmente a 180° um em relação ao outro.

9. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que as etapas (ii), (iii) e (iv) ocorrem substancialmente concomitantemente, garantindo a deposição de um nitreto metálico que forma o revestimento (3).

10. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que as etapas (ii), (iii) e (iv) ocorrem substancialmente concomitantemente, garantindo a deposição de um nitreto de cromo monocamada que forma o revestimento (3).

11. Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o revestimento (3) é composto por nitreto de cromo nas fases CrN e/ou Cr2N.

12. Processo de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que o revestimento (3) apresenta estrutura colunar e grãos de tamanho médio igual ou inferior a 0,5 pm.

13. Processo de acordo com a reivindicação 7, 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que o revestimento (3) é aplicado à superfície do substrato voltada para a parede do cifindro/camisa.