Experimental and theoretical insights on the influence of substrate oscillation period on advanced coatings deposited by dynamic glancing angle deposition

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Jimenez, M. J. M. ; Leidens, L. M. ; Boeira, C. D. ; Antunes, V. G. ; Cemin, F. ; Riul Jr, A. ; Zagonel, L. F. ; Figueroa, C. A. ; Wisnivesky, D. ; Zanatta, A. R. ; Alvarez, F.

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: Journal of Materials Research; v. N/A, p. 14-pg., 2024-12-19.

Resumo

Dynamic Glancing Angle Deposition (DGLAD) was explored to tune the properties of chromium nitride (CrN) hard coatings, addressing the unexplored impact of short oscillation periods (1 < T < 10 min) on film properties. The study revealed that substrate oscillation significantly influences microstructure, creating a distinctive wavy, columnar microstructure. Atomic Force Microscopy (AFM) and Scanning Electron Microscopy (SEM) showed unique morphological and texture changes in oscillated samples when compared to a sample deposited under the same conditions but in stationary geometry (without oscillation). Mechanical properties such as residual strain, hardness, and crystallite size were also notably affected by the oscillation period. Simulations offered insights into precursor atom flux dynamics, linking oscillation conditions to property variation. This method opens new paths for enhancing the durability and performance of hard coatings in industrial applications with the precise control of properties. (AU)

• Processo FAPESP: 23/07552-0 - Nova rota de síntese para MXenes: adicionando multifuncionalidades a interfaces e dispositivos
• Beneficiário: Leonardo Mathias Leidens
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 18/24461-0 - Estudo e desenvolvimento de filmes finos de ligas de alta entropia (LAE-F)
• Beneficiário: Felipe Cemin
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 12/10127-5 - Pesquisa e desenvolvimento de materiais nanoestruturados para aplicações eletrônicas e de física de superfícies
• Beneficiário: Fernando Alvarez
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 22/08216-1 - Desenvolvimento de dispositivos de sensoriamento avançados para análise de solos utilizando nanomateriais: "Língua Eletrônica Microfluídica"
• Beneficiário: Carla Daniela Boeira
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 19/18460-4 - Desenvolvimento e propriedades termomecânicas e tribológicas de materiais multicomponentes avançados de alta entropia
• Beneficiário: Fernando Alvarez
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular