BRPI1011287B1 - "Processo para aplicação de nitreto de boro hexagonal como lubrificante sobre uma superfície" - Google Patents

Description

(54) Título: PROCESSO PARA APLICAÇÃO DE NITRETO DE BORO HEXAGONAL COMO LUBRIFICANTE SOBRE UMA SUPERFÍCIE (51) Int.CI.: C10M 103/06; C10N 30/06; C10N 50/08; C10N 40/06; C10N 70/00 (30) Prioridade Unionista: 28/05/2009 DE 10 2009 022 982.5 (73) Titular(es): OERLIKON SURFACE SOLUTIONS AG., PFÀFFIKON (72) Inventor(es): ARNO MOOSBRUGGER; JÕRG KERSCHBAUMER; THEO BACHMANN; MARIO WOLFGANG WALCH

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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para PROCESSO PARA APLICAÇÃO DE NITRETO DE BORO HEXAGONAL COMO LUBRIFICANTE SOBRE UMA SUPERFÍCIE.

[001] A presente invenção refere-se a um processo para aplicação de um lubrificante a alta temperatura sobre a superfície de um componente de uma fonte de revestimento a vácuo.

[002] O emprego de lubrificante é uma medida amplamente difundida para reduzir o desgaste mecânico de componentes atritando entre si. Também é sabido que os lubrificantes devem ser adaptados às condições do meio ambiente. Um lubrificante, que seja empregado em uma câmara de revestimento a vácuo, deve ser passível de vácuo. Por exemplo, vem ao caso aqui MoS2. Um lubrificante, que venha a ser empregado em um ambiente com altas temperaturas, deve poder suportar essas temperaturas. MoS2, contudo, só pode ser empregado até uma temperatura de 450°C. Para temperaturas mais altas até 1200°C é apropriado nitreto de boro (hBN) hexagonal , conhecido também como grafite inorgânico ou branco.

[003] Usualmente, os lubrificantes a serem aplicados são borrifados ou pincelados sobre a superfície a ser tratada. Quando da borrifação, como material de partida é empregado um líquido (p.ex. álcool), no qual estão suspensas partículas de lubrificante. Quando da pincelagem, um pó fino de partículas de lubrificante é empregado. Ambos são processos conhecidos, simples e de custo conveniente. Para MoS2 são método de bom funcionamento, pois esse material é suficientemente macio e adere à superfície áspera. Isso, todavia, não se aplica a hBN. Sendo esse hBN borrifado ou pincelado sobre uma superfície áspera, então ele vem a jazer essencialmente mais fofo sobre a superfície e pode ser facilmente removido. Camadas de nitreto de boro borrifadas ou pinceladas devem, portanto ser frequentemente renovadas, não se desejando arriscar que as partes atritando entre si se

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2/5 desgastem rapidamente e venham a se romper.

[004] Há a necessidade de um processo que permita de maneira simples aplicar nitreto de boro (hBN) hexagonal aderente sobre uma superfície áspera de tal modo que componentes essenciais da camada de nitreto de boro aplicados não possam ser facilmente removidos. [005] No processo segundo a invenção, um corpo sólido, que compreende essencialmente pó de hBN prensado, é atritado pela superfície áspera e de tal maneira que hBN é removido do corpo sólido. Isso é obtido pelo fato de que o corpo sólido é movido com pressão pela superfície e permanece pendente na superfície a ser tratada. Devido ao fato de que hBN agora não mais se apresenta em forma de pó afofada, mais sim uma pluralidade de partículas de pó adere mecanicamente entre si, isto é, formam conglomerados e esses conglomerados provavelmente engranzam com a superfície áspera, o hBN não mais pode ser facilmente raspado da superfície.

[006] De preferência, o corpo sólido foi obtido por meio de um processo de sinterização. Para tanto, por exemplo, massas de pó de hBN são de tal maneira selecionadas e previamente prensadas que há uma coesão das partículas de pó. Em seguida, a assim chamada peça crua, pré-prensada, assim resultante, é endurecida abaixo da temperatura de fusão e compactada.

[007] De preferência, ao corpo sólido hBN é conferida a forma de um pino e/ou de uma mina de uma lapiseira. Como pino ou mina no âmbito desta descrição se entende um corpo, cujo comprimento ultrapassa a largura em ao menos uma ordem de grandeza e cuja altura se situa na mesma ordem de grandeza que a largura, sendo que a largura é maior do que 8 mm. Bem sucedidas são lapiseiras em forma cilíndrica, cujo diâmetro de mina é de 1 mm a 5 mm. De preferência são empregados diâmetros de 2 - 4 mm. Essa mina pode ser particularmente bem manipulada por uma lapiseira que corresponda a uma asPetição 870180002185, de 10/01/2018, pág. 6/14

3/5 sim chamada lapiseira de pressão. Devem ser então preferidas lapiseiras de mina de queda a lapiseiras de mina fina, pois com as lapiseiras de mina de queda padrão podem ser manipulados diâmetros de mina maiores.

[008] A invenção é então representada em detalhe com base em um exemplo e com auxílio de figuras.

[009] O exemplo refere-se a uma fonte de vaporização de fagulha (fontes ARC), que pode ser empregada para o revestimento de peças de trabalho sob vácuo. Fontes ARC requerem um anel de confinamento enganchado eletricamente isolado, que se encarrega de que a fagulha permaneça em operação sobre a superfície alvo. Em operação, esse anel é revestido e aquecido até 700°C. No exem plo o anel é produzido de aço inoxidável.

[0010] Para uma operação confiável da fonte ARC o revestimento deve ser regularmente removido do anel. Isso ocorre, via de regra, por tratamento do anel de confinamento com jatos de areia. Para tanto, o anel deve ser regularmente desmontado. É necessário, portanto, um suporte passível de vácuo, eletricamente isolante, do anel de confinamento, que suporte temperaturas de até 700°C e que permita desmontar facilmente o anel. Isso é alcançado com aqui 3 fendas em baioneta 3, 3' (na figura 1 se veem apenas 2) fresadas lateralmente no anel de confinamento, em que podem engatar pinos do suporte de anel isoladamente enganchados ou eletricamente isolantes. O suporte de anel e os pinos estão esquematicamente representados na figura 2.

[0011] Como material de pino deve ser selecionado um material, que apresente tanto estabilidade mecânica como também a requerida estabilidade de temperatura e seja eletricamente isolante. Para tanto vem ao caso uma cerâmica, como por exemplo, ZO₂, SiN ou Al₂O₃, sendo Al₂O₃ o material mais favorável em custo, mas também o mais frágil, e SiN é de fato o material menos frágil, porém o mais caro.

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Quanto a ZO₂ se trata de um bom equilíbrio entre custo e estabilidade. [0012] A fragilidade tem importância na medida em que, devido a periódica remoção e montagem do anel de confinamento produz solicitações mecânicas regularmente fortes sobre os pinos. A isso acresce o fato de que pelo tratamento com jato de areia a superfície do anel de confinamento e especialmente a superfície das fendas em baioneta laterais são tornadas acentuadamente ásperas. Quando da rotação para abertura ou fechamento do fecho em baioneta, incidem assim consideráveis forças de atrito, que podem conduzir facilmente a uma ruptura dos pinos, quando não haja um lubrificante.

[0013] Segundo a invenção, então, as fendas em baioneta são pintadas com hBN na medida em que se raspa com um pino cilíndrico de hBN sinterizado com aplicação de pressão pela superfície das fendas em baioneta. O pino cilíndrico tem um diâmetro, que é menor do que a largura da fenda em baioneta, de modo que pode ser introduzido na fenda. No exemplo, as fendas em baioneta têm uma largura de 5 mm e o pino de hBN cilíndrico têm um diâmetro de 4 mm. A pressão, com que se raspa pela superfície, deve ser suficientemente grande para garantir uma abrasão grossa do material de hBN. Mas não deve ser tão grande que o pino de hBN se rompa. Na prática se comprovou uma pressão entre 5 bar e 50 bar. De preferência é aplicada uma pressão entre 10 bar e 40 bar. São especialmente preferidos 30 bar. No exemplo foi aplicada com um diâmetro de pino de 4 mm uma força de cerca de 30 N. Para a abrasão e a aderência do hBN à superfície nesse contexto é vantajoso que a superfície seja tornada áspera por tratamento a jato de areia prévio.

[0014] Como já mencionado, o pino hBN pode ser retido diretamente ou pode ser retido em um suporte de mina de preferência em um suporte de mina de queda. Esse suporte de mina de queda está esquematicamente mostrado na figura 3. Pelo suporte pode ser obtida

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5/5 uma manipulação mais fácil. Como padrão, esses suportes para minas de lapiseira de até 3,8 mm de diâmetro podem ser hoje encontrados.

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Claims (3)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Processo para aplicação de nitreto de boro hexagonal como lubrificante sobre uma superfície, sendo que é disponibilizado nitreto de boro hexagonal em forma de um corpo sólido e esse corpo sólido é raspado pela superfície a ser lubrificada de tal maneira que componentes de nitreto de boro se soltam do corpo sólido e permanecem aderentes à superfície como abrasão, caracterizado pelo fato de que o processo é aplicado sobre fendas em baioneta de um anel de confinamento de uma fonte ARC.
2. 2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo sólido é obtido essencialmente por sinterização de nitreto de boro hexagonal.
3. 3. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a abrasão é obtida por raspagem com uma pressão de ao menos 500kPa (5 bar), de preferência entre 1000 kPa (10 bar) e 4000 kPa (40 bar) e especialmente de preferência com uma pressão de 3000 kPa (30 bar).

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