Revestimentos DLC: tensão interna, adesão e limite de espessura

2026-11-02 · Categoria: Technical Knowledge

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O carbono do tipo diamante (DLC) é um filme carbono amorfo em que os átomos de carbono mantêm ao mesmo tempo ligações sp3 do tipo diamante e ligações sp2 do tipo grafite, depositado em geral por PVD ou CVD. Ele não pertence à família dos revestimentos líquidos tratados por este sítio: uma tinta escoa e retcula no ar até dezenas de micra, enquanto o filme DLC cresce átomo a átomo sob bombardeamento iônico, do submicrometro a poucos micrometros. Na superfície de uma peça mecânica as duas tecnologias são complementares, e por isso quem trabalha com revestimentos precisa conhecer os números e os limiares de falha do DLC.

TL;DR Três eixos sustentam o raciocínio. Primeiro: a tensão interna. A compressão de deposição chega correntemente a 8-10 GPa e se acumula com a espessura; acima de um valor crítico o filme empena e se solta em placas. Fazer espesso não é mérito de processo — só depois de baixar a tensão a 2-4 GPa uma camada única se torna utilizável entre 0,5-5 µm. Segundo: os métodos não são intercambiáveis. ISO 26443:2023 dá uma classe qualitativa 0-3 por indentação Rockwell; ASTM C1624-22 e ISO 20502:2016 dão a carga crítica de riscos; GB/T 47254-2026 (idêntica à ISO 4821:2022) mede adesão dinâmica sob lubrificação. Medem coisas diferentes e não se convertem entre si; duas delas declaram não alcançar a resistência intrínseca da interface. Terceiro: o ambiente é variável. O mesmo filme a-C:H mostra 0,03-0,05 em nitrogênio seco, cerca de 0,30 no início e 0,10-0,30 em regime estacionário a 60% de umidade relativa, e 0,021 ou 0,027 em nitrogênio úmido após o assentamento. Para corrosão fica o aviso: o DLC não é barreira, os microporos cabem a um selante ou a um fundo.

1. Os números primeiro

  • Nomenclatura: ISO 20523:2017, classificação e designação de filmes de base carbono (setembro de 2017), vale para filmes cujo componente principal é o carbono, depositados por PVD ou CVD, e abrange os de carbono amorfo (dentre eles o DLC), diamante CVD, grafite e camadas do tipo polimérico. Não se aplica a fulerenos, nanotubos de carbono nem grafeno, e suas definições valem apenas para camadas não graduais; o carbono na forma de carboneto em a-C:Me ou a-C:H:Me não entra na conta do carbono. Em vigor no Reino Unido como BS ISO 20523:2017 (2017-09-30) e na França como NF A91-056 / NF ISO 20523:2018, com referência à VDI 2840:2012.
  • Dureza: uma paráfrase pública das classes ISO 20523 indica a-C 15-25 GPa, ta-C 30-50 GPa, a-C:H 10-20 GPa, a-C:H:Me 15-30 GPa e tipo polimérico <5 GPa; uma revisão científica fala em a-C:H duro entre 10-40 GPa e camadas moles abaixo de 5 GPa. Medições: ta-C por laser pulsado com 55-65 GPa Vickers e módulo dinâmico 800-900 GPa; um relatório industrial cita 40-80 GPa e 400-800 GPa.
  • Ligações e hidrogênio: a mesma fonte secundária dá a-C com sp3/sp2 0,2-0,8 e hidrogênio <1 at%; ta-C acima de 0,8 com <1 at%; a-C:H 0,1-0,5 com 20-40 at%; a-C:H:Me 0,3-0,6 com 10-30 at%; tipo polimérico acima de 40 at%. Filmes PLD e de arco filtrado chegam a 85% de sp3, e a leitura industrial situa 80-87%, próximo de 90%.
  • Tensão interna: o ta-C PLD no estado depositado está em 8-10 GPa; a leitura industrial do ta-C dá 5-12 GPa; um ta-C FCVA ultrafino, crescido de 7,6 nm a 50 nm, mostra tensão residual e fração sp3 primeiro caindo e depois subindo, com mínimo de 3,9 GPa aos 29 nm. Recozimento térmico ou a laser deixa o filme quase sem tensão.
  • Teto de espessura: a literatura o diz sem rodeios — o DLC é difícil de crescer espesso porque a tensão aumenta com a espessura e o filme se solta após uma espessura crítica; são reportados filmes médios de 2 µm sobre diversos substratos, e a janela de camada única é 0,5-5 µm (meta de uniformidade ±5%). As normas de ensaio param no mesmo ponto: ASTM C1624-22 cobre 0,10-30 µm com pontas de raio 200 µm e não é recomendada abaixo de 0,1 µm nem acima de 30 µm; ISO 26443:2023 vale para revestimentos ≤20 µm.
  • Energia e taxa de deposição: a deposição iônica trabalha com íons de carbono de 100-750 eV e cresce cerca de 1 µm/h; o arco catódico filtrado (FCVA) exige 40-100 eV para passar de 80% de sp3, a 1-10 nm/s; o PLD pede fluência acima de 6 J/cm², energia cinética média acima de 30 eV e substrato abaixo de 100 ℃; o r.f-PECVD foi usado a 0,11-1,07 W/cm² e 0,67-40 Pa com metano como única fonte de carbono.
  • Atrito conforme a atmosfera: um a-C:H r.f-PECVD (rugosidade 1-4 nm) deslizando sobre nitreto de silício dá 0,03-0,05 em nitrogênio seco; a 60% de umidade relativa parte de cerca de 0,30 e estabiliza em 0,10-0.30; em nitrogênio úmido (0,7-40 %UR e 4,2-40 %UR) o assentamento leva a-C e a-C:H a 0,021 e 0,027, independentes da umidade. Revisões citam cerca de 0,1 para o DLC, comparável ao PTFE, menor nas qualidades hidrogenadas e fluoretas, enquanto o a-C sem hidrogênio atrita relativamente mais em gás inerte.
  • Ordem de grandeza do desgaste: um ta-C de 50 nm sobre Al2O3-TiC mede 51 GPa a 25 nm de profundidade e desgaste de 1,8×10⁻⁴ mm³/(N·m) sob 37 GPa de pressão de contato; o a-C:H fica entre 10⁻⁸ e 10⁻⁶ mm³/(N·m) em nitrogênio seco e 2,0×10⁻⁹ a 8,9×10⁻⁸ mm³/(N·m) a 60% de umidade relativa.
  • Julgar a adesão: ISO 26443:2023 usa o indentador Rockwell de diamante para leitura qualitativa; a força segue o substrato — 1471,5 N (escala C) acima de 54 HRC, 981 N (escala D) até 54 HRC, 588,6 N (escala A) para cerâmicas e metal duro — com tempo de aplicação 1-8 s, permanência (4±2) s, no mínimo 3 impressões e leitura óptica não inferior a 100×. Classes 0-3: 0 sem trincas nem descolamento, 1 trincas sem descolamento adesivo (ambas aceitáveis), 2 descolamento adesivo parcial (indicar a porcentagem de área), 3 descolamento adesivo total (indicar a relação r/a). ASTM C1624-22 arrasta uma ponta Rockwell C de diamante com ângulo 120° e raio 200 µm: a força normal que produz um dado nível de dano é a carga crítica de risco.
  • A frente chinesa: GB/T 47254-2026, sobre adesão dinâmica de peças DLC para mancal liso em condição lubrificada, publicado em 2026-02-27 e em vigor desde 2026-06-01, adoção idêntica da ISO 4821:2022 sob a SAC/TC236. O método combina contato esfera-disco e emissão acústica sob lubrificante, declara que os resultados não valem para condição não lubrificada e define o DLC pela ISO 20523. Sua introdução lembra que, sem método oficial, montadoras e fornecedores precisavam qualificar a união em bancada com peças reais de motor. O anexo B estabelece a correlação com a bancada.
  • Microporos e selagem: após fechar os defeitos dos revestimentos CrN e DLC com 50 nm de deposição camada a camada (Al2O3 e Ta2O5 em nanolaminado ou mistura), a densidade de corrente do aço com CrN caiu mais de duas ordens de magnitude e os pontos de corrosão em névoa salina neutra passaram de 2 h a 168 h; sobre o DLC a adesão do selante era mais fraca, mas o ganho em névoa salina continua claro, prova de que os microporos foram obturados. Leitura a partir da tinta: o DLC assume desgaste e aglutinamento, não a barreira anticorrosiva.
  • Temperatura e qualidade de superfície: revisões colocam a grafitização acima de aproximadamente 300 ℃; a janela industrial de alívio é citada em 200-400 ℃, um viés pulsante de -50 V a -200 V reduz a tensão de cerca de 10 GPa para 2-4 GPa, com camadas de amortecimento de 2-10 nm (Si, SiC, TiC ou Ti/Cr). Superfície: rugosidade a-C:H 1-4 nm, filmes FCVA abaixo de Ra 1 nm e mais lisos que a bolacha de silício nua, a 0,412 nm.

2. Nomenclatura: o que a ISO 20523 de fato cobre

2.1 A norma trata da camada, não do sistema

Uma frase do escopo da ISO 20523:2017 passa despercebida: o documento trata do material dos filmes de base carbono, não do revestimento completo — e uma peça real traz uma camada funcional principal mais camadas adicionais acima ou abaixo. Camadas cuja composição varia ao longo da espessura são chamadas graduadas, e as definições valem apenas para camadas não graduadas. Escrever «o DLC desta peça» é, portanto, impreciso: cotação e aceite devem enumerar camada principal + camada de transição + fundo + acabamento, como nos sistemas de zinco-alumínio por projeção térmica.

2.2 Quatro designações: a diferença é hidrogênio e metal

As siglas usuais são a-C (sem hidrogênio), a-C:H (hidrogenado), ta-C (carbono amorfo tetraédrico, sp3 alto, quase sem hidrogênio) e a-C:Me / a-C:H:Me (com metal, quase sempre como carboneto). A cláusula de fronteira importa: filmes com elementos adicionais entram no documento só se o carbono seguir como componente principal, e o carbono dos carbonetos não entra na conta — filmes ricos em metal saem assim da definição de DLC. Historicamente, o termo «do tipo diamante» vem dos primeiros depósitos por feixe iônico de carbono amorfo duro, isolante e resistente ao desgaste.

2.3 Tabela 1 — janelas de classe e leitura de engenharia

Tabela 1 — Ordens de grandeza segundo as classes ISO 20523 (durezas de paráfrase pública; o texto da norma prevalece)
Designaçãosp3/sp2HidrogênioDureza típicaLeitura de engenharia
carbono tipo poliméricosp2 dominanteacima de 40 at%<5 GPamole, plástico; lubrifica mas suporta pouco
a-C:H0,1-0,520-40 at%10-20 GPao padrão PECVD: tensão menor, adesão melhor, superfície mais lisa
a-C0,2-0,8<1 at%15-25 GPasem hidrogênio; atrito mais alto em gás inerte, governado por atmosfera e assentamento
a-C:H:Me0,3-0,610-30 at%15-30 GPao metal eleva capacidade de carga e espessura útil; a condutividade acompanha
ta-Cacima de 0,8<1 at%30-50 GPa (55-65 GPa medidos)sp3 e dureza altos, tensão alta e risco de desgaste da ponta

A coluna de dureza vem de uma reformulação pública da tabela de classificação, cujo próprio autor avisa que não substitui o texto normativo; a literatura mede também 40-80 GPa para a mesma classe. Use-a como ordem de grandeza, nunca como limite de aceite — é o tema da seção 6.

3. Mecanismo: amorfo e ainda assim «do tipo diamante»

3.1 Ordem de curto alcance, sem ordem de longo alcance

O carbono segue dois caminhos conhecidos: a grafite, hexagonal em camadas sp2, e o diamante, cúbico com coordenação tetraédrica sp3. O que torna o DLC singular não são cristalitos de diamante, mas o travamento de grande parte dos átomos em coordenação tetraédrica local sem periodicidade de longo alcance. A dureza nasce dessas ligações sp3 locais, não de contornos de grão nem de precipitados. Por não ser cristalino, não tem planos de clivagem e resiste melhor à propagação de trinca que o diamante policristalino. A tensão entre dureza e tenacidade discutida nos revestimentos nano cerâmicos aparece aqui como outro desequilíbrio: a tensão interna.

3.2 O hidrogênio: amolece e lubrifica ao mesmo tempo

O hidrogênio satura as ligações livres da rede sp3 e a recorta em segmentos mais móveis: quanto mais hidrogênio, mais polimérico e mais mole o filme, com atrito também menor. Revisões indicam que adicionar hidrogênio à corrente de hidrocarboneto eleva o teor polimérico, reduz o coeficiente de atrito e alisa a superfície; as superfícies de DLC costumam ser terminadas em hidrogênio e adsorvem vapor de água, o que desloca de novo o atrito. Daí as duas curvas — 0,03 numa atmosfera e 0,30 em outra. A outra metade do quadro é a transformação estrutural durante o deslizamento: o atrito converte o a-C:H num material dominado por sp2, com ordem de curto alcance maior, e o desgaste corresponde ao avanço dessa conversão. Camada lubrificante e camada de sacrifício são a mesma coisa.

3.3 Dopagens e multicamada empurram a fronteira

Silício, tungstênio, flúor, nitrogênio e cargas metálicas ampliam a espessura útil ou o campo de serviço. Há publicados multicamadas a-C:H:W e a-C:H:Cr, camadas simples a-C:H e a-C:H:Si depositadas sobre aço ferramenta temperado e revenido por magnetron r.f reativo ou PACVD, avaliadas em névoa salina conforme DIN 50021-SS. A corrosão de um DLC multicamada com silício depende tanto do ciclo de deposição quanto do meio (NaCl, H2SO4, HCl, NaOH). A multicamada tem segunda função: aliviar tensão, porque a alternância com camadas mais moles corta o acúmulo.

4. As quatro rotas de deposição e suas janelas

4.1 PECVD / PACVD: frio, liso, também sobre plástico

Os reatores de placas paralelas de radiofrequência dominam a prática industrial, com fontes de carbono que vão de acetileno, etileno e metano a hexano, benzeno e cicloexano; as janelas de laboratório ficam em torno de 0,11-1,07 W/cm² e 0,67-40 Pa. Podendo depositar a frio, os plásticos se tornam revestíveis — as lentes de policarbonato antirrisco são o exemplo público — ao preço de alto teor de hidrogênio e dureza na faixa de 10-20 GPa. A literatura técnica deposita de bom grado a partir de acetileno com argônio como gás auxiliar sobre metal, avaliando depois polarização eletroquímica e névoa salina.

4.2 FCVA: sp3 alto e tensão alto vêm juntos

Um arco catódico sobre grafite atravessa um campo magnético radial que retém gotas e macropartículas, de forma que apenas os íons atingem a superfície; uma energia de 40-100 eV leva o sp3 acima de 80%, o crescimento anda a 1-10 nm/s e a superfície cai abaixo de Ra 1 nm. Energia alta e tensão alta são os dois polos da mesma curva: o esquema industrial de base fica perto de 10 GPa e precisa ser trazido a 2-4 GPa com viés pulsante -50 V a -200 V. O achado experimental inverso instrui: o arco filtrado em potencial flutuante fornece energia suficiente para intermistura atômica superficial sem gerar a grande tensão interna das energias mais altas, e entregou cargas críticas mais altas que o a-C:H. A adesão nem sempre fica do lado da energia.

4.3 PLD e deposição iônica: duas origens de filmes ultraduros

O PLD abla grafite com laser de excímeros de 248 nm; exigem-se fluência acima de 6 J/cm², energia cinética média acima de 30 eV e substrato abaixo de 100 ℃ para obter sp3 alto, com filmes totalmente amorfos e sp3 até 85% e tensão de deposição 8-10 GPa. Recozimento térmico ou a laser produz depois filmes quase sem tensão, de vários micrômetros, com boa adesão sobre silício e metal duro, a 55-65 GPa Vickers. A deposição iônica oferece a janela 100-750 eV, cerca de 1 µm/h de crescimento e dureza Knoop próxima de 6000 kg/mm² com pouquíssimo hidrogênio.

4.4 Tabela 2 — comparação de rotas

Tabela 2 — Janelas e custos das quatro rotas DLC mais usadas
RotaParâmetros-chaveEstrutura obtidaTendência de tensãoPreço principal
r.f-PECVD / PACVD0,11-1,07 W/cm²; 0,67-40 Pa; metano ou hidrocarbonetosa-C:H, hidrogênio 20-40 at%médiateto de dureza limitado, hidrogênio alto
arco catódico filtrado FCVAíons de carbono 40-100 eV; 1-10 nm/s; ambiente possívelta-C, sp3 acima de 80%alta (ajustável a 2-4 GPa)exige viés, multicamada ou recozimento
PLD248 nm; fluência > 6 J/cm²; energia > 30 eV; substrato < 100 ℃ta-C, sp3 cerca de 85%8-10 GPa no estado depositadorecozimento obrigatório para engrossar
deposição iônica100-750 eV; cerca de 1 µm/hfilme duro de baixo hidrogênio, Knoop perto de 6000 kg/mm²razoavelmente altalimites de equipamento e cadência

5. A tensão interna: o teto real de espessura

5.1 De onde vem a tensão

Dois efeitos se somam. Os íons de alta energia martelam a superfície em crescimento para uma estrutura densa metaestável, congelando compressão enquanto a rede se forma; e a diferença do coeficiente de expansão térmica entre filme e aço, cerâmica ou metal duro acrescenta uma segunda componente no resfriamento. A introdução da GB/T 47254-2026 expõe a cadeia com franqueza: os DLC duros são elaborados em temperatura elevada, a expansão térmica difere entre revestimento e peça de motor, a tensão interna é por isso alta, e o controle da qualidade da união após a deposição passa a ser decisivo. Revisões acrescentam que vazios e microestrutura absorvem gás e elevam ainda mais a tensão.

5.2 Espessura crítica e flambagem

A tensão atua no plano, sua energia armazenada cresce com a espessura, e só existe um caminho de liberação: empenar, trincar e soltar em placas. A literatura o escreve — filmes espessos saem mal e se soltam após uma espessura crítica — e reporta camadas estáveis médias de 2 µm sobre muitos substratos. Traduzido em engenharia: a camada única vive entre 0,5-5 µm; acima disso são necessárias multicamadas, camadas graduadas ou uma camada de amortecimento; e os tetos de espessura das normas de ensaio (indentação ≤20 µm, risco 0,10-30 µm) cobrem exatamente essa janela.

5.3 Quatro alavancas e seus efeitos colaterais

  • Viés pulsante: de -50 V a -200 V, de cerca de 10 GPa para 2-4 GPa — mas a mudança de energia desloca a relação sp3, e a dureza precisa ser requalificada.
  • Recozimento moderado: 200-400 ℃ liberam parte da tensão sem grande perda de sp3 — limitado pela grafitização perto de 300 ℃.
  • Multicada e gradiente: alternância ta-C / a-C, ou 2-10 nm de Si, SiC, TiC, Ti/Cr — pago em tempo de ciclo e consistência de lote.
  • Preparo do substrato: limpeza por bombardeamento Ar+ e intermistura interfacial. O substrato pesa: revisões reportam boa adesão sobre silício e dificuldade sobre ouro, cobre, tungstênio e aço inoxidável, e as medições mostram o a-C:H melhor aderido ao silício enquanto o ta-C adere melhor a uma cerâmica condutora.

A limpeza do substrato é o mesmo problema da pintura: sais solúveis e contaminação interfacial após o jateamento também são pré-requisito do DLC — veja contaminação por sais solúveis em substratos.

6. Qualificação: o que se mede, por qual norma e o que isso não prova

6.1 Dureza e módulo: por que os números não batem

Os requisitos gerais da indentação instrumentada estão na ASTM E2546-15 (DOI 10.1520/E2546-15): quando o tamanho ou o estado da amostra tornam inviáveis os métodos convencionais, ela mede quantitativamente filmes finos, de nano a macro (remetendo à ISO 14577-1) — e exclui o deslocamento lateral deliberado, ou seja, o ensaio de risco. Dois efeitos induzem a erro. Primeiro, profundidade e influência do substrato: o mesmo filme de 50 nm dá 51 GPa a 25 nm. Segundo, desgaste da ponta: o ta-C duro cega o diamante, a ponto de recalibrar a função de área após cada impressão, e os autores propuseram uma razão de declive independente da geometria da ponta usando sílica fundida. Conclusão: durezas tomadas em profundidades, calibrações ou métodos diferentes (Vickers, indentação dinâmica, indentação instrumentada) não são diretamente comparáveis — 80 GPa do fornecedor e 45 GPa do cliente podem estar ambos certos. A mesma lacuna entre métodos reaparece na resistência ao risco de vernizes automotivos.

6.2 Adesão primeira: a classe Rockwell da ISO 26443:2023

A segunda edição saiu em outubro de 2023 e substituiu a de 2008; a Europa adotou EN ISO 26443:2023 e a Alemanha DIN EN ISO 26443:2024-02, com antecedente em DIN CEN/TS 1071-8:2004. Um cone de diamante Rockwell é pressionado no revestimento e a zona em torno da impressão é lida ao microscópio óptico. Trata-se de avaliação de adesão qualitativa para camadas até 20 µm (útil também para alguns revestimentos metálicos) e não adequada a revestimentos elásticos sobre substrato duro. As máquinas seguem ISO 6508-1 e ISO 6508-2, e o perfil da ponta deve ser verificado opticamente não abaixo de 200×. O valor está na rapidez e no baixo custo em amostragem; o limite, em dar classe e não número.

6.3 Adesão segunda: o risco pela ASTM C1624-22 e pela ISO 20502:2016

A ASTM C1624-22 cobre revestimentos duros (Vickers ≥5 GPa) e finos (≤30 µm) — são nomeados carbonetos, nitretos, óxidos, diamante e carbono do tipo diamante — sobre substratos metálicos ou cerâmicos à temperatura ambiente, arrastando uma ponta Rockwell C de diamante com ângulo 120° e raio 200 µm a velocidade constante sob força normal constante ou crescente, com força tangencial e emissão acústica como dados secundários. A norma escreve com clareza que não mede a resistência intrínseca da interface, mas um valor de engenharia do sistema revestimento-substrato sob condições dadas de ponta, taxa de carga e de deslocamento; revestimentos poliméricos e metálicos dúcteis ficam fora, e também, sem modificação, filmes abaixo de 0,1 µm ou acima de 30 µm. Duas extensões são admitidas: ensaio lubrificado ou em temperatura elevada, e ensaio após exposição térmica, oxidativa ou corrosiva para julgar as propriedades retidas.

No lado cerâmico a régua internacional é a ISO 20502:2016, determinação da adesão de revestimentos cerâmicos por ensaio de risco (ISO/TC 206; substitui a DIN EN 1071-3:2005 e é adotada na Europa como EN ISO 20502:2016). Sua disciplina vai muito além de «um número Lc»: camadas ≤20 µm, faixa de força 1-100 N; ponta Rockwell C de diamante verificada conforme ISO 6508-2, trocada a cada 200 ensaios ou ao menor dano; substrato com Ra não acima de 0,5 µm, sob pena de a flutuação da força normal atingir 0,1 N; revestimento isento de óleo, graxa e umidade; clima recomendado de (22±2) ℃ / (50±10)% de umidade relativa; um resultado isolado não é representativo, daí no mínimo 5 ensaios válidos; força normal crítica acima de 1 N com resolução de 0,1 N, e incerteza de medição que frequentemente chega a 20% a 95% de confiança, com viés de operador de 5-10%. Três modos são definidos: PFST progressivo (triagem rápida), CFST de força constante (estatística de dano) e MPST de passadas múltiplas (aproximação de fadiga). No vocabulário a norma é terminante: o termo «carga crítica» não é aceito, porque a falha é causada por força — daí força normal crítica Lc. Para calibração recomendam-se referências TiN/Si ou CrN/Si, e o material certificado BCR-692 para verificar o estado do conjunto do equipamento.

Postas lado a lado, C1624 e 20502 mostram quão vaga ficou a palavra adesão na compra de DLC: a primeira para em 30 µm e lista a emissão acústica como dado secundário; a segunda para em 20 µm e escreve no próprio método cinco ensaios e 20% de incerteza. Uma especificação deve dizer norma, nível de dano, rugosidade e umidade da medição; do contrário um valor como Lc = 50 N não é comparável. A página de conjunto revestimentos duros nano antidesgaste trata mecanismos e árvore de seleção para várias famílias de materiais; esta fixa, ao longo apenas da linha DLC, os números de nomenclatura, tensão, espessura e aceite: as duas se complementam sem se repetirem.

6.4 Adesão terceira: dinâmica sob lubrificação

GB/T 47254-2026 e ISO 4821:2022 fecham a lacuna que as duas anteriores não alcançam: o contato rolante-rasteante lubrificado em mancal liso. O aparato é esfera sobre disco com emissão acústica — a onda elástica liberada quando o revestimento falha é captada, de modo que a união se avalia sem motor real, e o anexo B constrói a correlação com a bancada. As normas citadas incluem ISO 683-1:2017 (aços para rolamentos), ISO 1101 e ISO 21920-2 para geometria e estado de superfície (GB/T 1182-2018 MOD). O limite deve ser citado: os resultados não valem para condição não lubrificada. O documento associativo T/CSAE 103-2019 sobre filmes DLC de baixo atrito em peças de motor e a GB/T 6462-2021 sobre medição metalográfica de espessura de revestimentos constam de listas de laboratórios (fonte secundária); confirme a vigência junto ao emissor. Para o acoplamento tribológico, os revestimentos sólidos de MoS2 e seu coeficiente de torque oferecem um contraste útil.

6.5 Atrito e desgaste: a atmosfera é variável

A dispersão dentro de uma mesma família basta para inverter uma seleção. Três fios medidos: nitrogênio seco 0,03-0,05; 60% de umidade relativa largada perto de 0,30 e estabilização em 0,10-0,30, subindo a umidade atrito e desgaste juntos; nitrogênio úmido a 0,7-40 %UR ou 4,2-40 %UR que, após o assentamento, dá 0,021 e 0,027 para a-C e a-C:H, sem dependência da umidade. O ponto contra-intuitivo: o a-C sem hidrogênio atrita relativamente mais alto em gás inerte, e «completamente seco» não é automaticamente melhor — um pouco de água ou hidrogênio participa do atrito ultrabaixo, tanto que os autores chamam a umidade de a chave. Para o comprador: um valor de atrito deve ser entregue junto com atmosfera, corpo contrário, carga, velocidade e histórico de assentamento, ou não é comparável.

6.6 Corrosão: os microporos impedem a barreira

A inércia química dos filmes de carbono é real, mas a continuidade custa mais quanto mais fino o filme. O estudo de selagem entrega números auditáveis: um nanolaminado 50 nm de Al2O3 e Ta2O5 conforme à superfície penetra nos microporos, a densidade de corrente do aço com CrN cai mais de duas ordens de grandeza e o ponto de corrosão em névoa salina neutra passa de 2 h para 168 h; sobre o DLC a selagem adere pior, mas o ganho em névoa salina segue claro. A corrosão de um DLC multicamada com silício varia com o ciclo de deposição e com o meio, o que faz do próprio ciclo de processo um parâmetro de corrosão. Leitura correta para quem cuida de proteção: o DLC assume desgaste e aglutinamento, a barreira fica no fundo ou na selagem — compare com revestimentos ALD como barreira à umidade e com o fechamento de poros da camada de oxidação por microarco.

6.7 Tabela 3 — métodos de qualificação lado a lado

Tabela 3 — Métodos correntes de qualificação do DLC e suas fronteiras
NormaO que medeJanela de espessuraForma do juízoO que não entrega
ISO 26443:2023 (indentação Rockwell)adesão qualitativa de revestimentos cerâmicos≤20 µmclasses 0-3; forças 1471,5 / 981 / 588,6 Nvalor numérico de união; conclusão sobre camadas elásticas
ASTM C1624-22 (risco de passada única)adesão prática e modos de falha0,10-30 µm, dureza ≥5 GPacarga crítica de risco, força tangencial, emissão acústicaresistência intrínseca; polímeros e metais dúcteis
ISO 20502:2016 (risco cerâmico)adesão de revestimentos cerâmicos≤20 µm; 1-100 Nforça normal crítica Lc, no mínimo 5 ensaiosconclusão de ponto único; incerteza perto de 20% a 95% de confiança
GB/T 47254-2026 / ISO 4821:2022adesão dinâmica sob lubrificaçãopeças deslizantes de motoresfera-disco com emissão acústicaqualquer conclusão fora de lubrificação
ASTM E2546-15 / ISO 14577-1dureza e módulo por indentação instrumentadade nano a macrocurva força-deslocamento, função de áreaconclusões mecânicas laterais (risco)
ISO 20523:2017classificação e designação de filmes de base carbonocamadas não graduadasclasses e nomes curtosdesempenho nem limites de aceite

6.8 Tabela 4 — divisão de tarefas entre DLC e tinta

Tabela 4 — Itens comparáveis na mesma peça
ItemFilme de carbono amorfo DLCRevestimento líquido (contexto do sítio)
Espessura0,5-5 µm em camada únicadezenas a centenas de µm de filme seco
Formação do filmeíons e plasma constroem uma rede sp3 na superfícieescoamento, evaporação, oxidação ou retícula
Função principalreduzir atrito, resistir a abrasão e aglutinamento, inércia química parcialbloquear meios corrosivos, intemperismo, aspecto e identificação
Ponto fracoa tensão limita a espessura; microporos; sem reparo em campotetos de dureza e de carga; desgaste abrasivo
Temperatura de processoaté ambiente, portanto plásticos possíveisambiente ou estufa, limitado pelo substrato
Instrumentos de aceiteclasse de indentação, carga crítica, emissão acústica, seção polidaensaio de quadrícula, tração de adesão, névoa salina

7. Fronteiras térmicas e químicas: quando não escolher o DLC

7.1 Grafitização acima de cerca de 300 ℃

Revisões listam um defeito claro: o DLC tende à grafitização acima de aproximadamente 300 ℃. Daí três consequências. O recozimento de alívio deve ficar do lado seguro dessa linha (a indústria cita 200-400 ℃, e o valor real depende da qualidade e da atmosfera); uma temperatura de serviço que a aproxima não pode presumir que atrito e dureza permaneçam; e qualquer soldagem, projeção ou estufagem posterior que cruze essa linha obriga a aplicar o DLC por último na sequência.

7.2 O próprio atrito transforma a estrutura

A espectroscopia Raman é o instrumento de leitura: a dispersão de posições e intensidades dos picos com o comprimento de onda de excitação, de 785 a 229 nm, foi medida sobre um amplo conjunto de carbonos desordenados e amorfos (DOI 10.1103/PhysRevB.64.075414), base do uso corrente do Raman para julgar sp2/sp3. Os ensaios de deslizamento já dão a conclusão prática: o atrito converte o a-C:H numa estrutura dominada por sp2, mais ordenada, e o desgaste acompança o avanço dessa conversão. A interface lubrificante do DLC é, portanto, regenerada e consumida continuamente, e a vida depende desse balanço, não da dureza inicial.

7.3 A química do lubrificante exige validação em bancada

Em óleo com aditivos decide a química interfacial: «filme conforme» não significa «sistema conforme». É justamente aí que a GB/T 47254-2026 fecha a lacuna: condição de óleo, contato esfera-disco e juízo por emissão acústica num só método, com anexo de correlação com a bancada de motor. Um documento de seleção deve levar o grau de óleo, o espectro de cargas e o estado de superfície (parâmetros ISO 21920-2) ao plano de validação.

8. Lista de diagnóstico e aceite

  • Soltamento em placas com bordas levantadas: suspeite primeiro da tensão acumulada acima do limite — verifique se a camada sai da janela 0,5-5 µm, se houve previsão de multicamadas ou amortecimento e se o substrato está entre os metais de adesão difícil.
  • Descolamento ao redor da impressão (classe 2/3): ao ler a ISO 26443:2023, confirme primeiro a coerência entre força e dureza do substrato (1471,5 N acima de 54 HRC) e descarte ponta danificada; o laudo deve trazer a fração de área descolada ou a relação r/a.
  • Cargas críticas muito dispersas: verifique a coerência entre raio da ponta e espessura (200 µm serve a 0,10-30 µm), as taxas de carga e de deslocamento declaradas, e leia a força tangencial junto com a emissão acústica.
  • Atrito alto ou instável: registre a atmosfera (nitrogênio seco, umidade ambiente, nitrogênio úmido) e o histórico de assentamento antes de discutir a qualidade do filme; nunca compare duas fichas sem atmosfera declarada.
  • Pontos de corrosão precoce em névoa salina: é problema de microporos, não de inércia do carbono — avalie uma selagem da ordem de 50 nm ou um fundo e requalifique a união.
  • Controvérsia sobre dureza: combine profundidade de indentação, método de calibração e blocos de referência, use se preciso a razão de declive independente da ponta e declare se houve desgaste da ponta.
  • Redação da especificação: nomeie a camada principal pela ISO 20523, enumere transição, fundo e acabamento, anexe um método de espessura (seção polida), uma norma de adesão com a classe ou o nível Lc exigido e uma temperatura máxima de serviço — nunca apenas «revestido com DLC».

9. Perguntas frequentes

P1 O DLC substitui uma tinta anticorrosiva?

Não como barreira. O carbono é quimicamente inerte, mas filmes reais contêm microporos: no estudo de selagem os pontos de corrosão em névoa salina passaram de 2 h para 168 h justamente porque esses microporos foram obturados. Divisão saudável: barreira no fundo ou na selagem, DLC como face de desgaste — a mesma lógica da durabilidade mecânica de revestimentos super-hidrofóbicos.

P2 Por que o DLC não fica espesso?

Porque a compressão se acumula com a espessura. O ta-C depositado está em 8-10 GPa (leitura industrial 5-12 GPa); acima da espessura crítica ele empena e solta. Viés pulsante, recozimento moderado, camadas alternadas e camadas de amortecimento levam a 2-4 GPa, ao preço de requalificar sp3 e dureza. A camada única útil para, por isso, em 0,5-5 µm.

P3 Por que as durezas publicadas divergem tanto?

Três efeitos se somam: a influência do substrato em dada profundidade (51 GPa a 25 nm num filme de 50 nm), o desgaste da ponta de diamante pelo filme duro, que obriga a recalibrar a função de área após cada impressão, e a diferença de métodos (Vickers, indentação dinâmica, indentação instrumentada). Um mesmo ta-C pode legitimamente trazer 30-50 GPa, 40-80 GPa e 55-65 GPa ao mesmo tempo.

P4 Que valor de atrito usar na seleção?

O medido na sua atmosfera. Nitrogênio seco 0,03-0,05, 60% de umidade relativa em regime 0,10-0,30, nitrogênio úmido após assentamento 0,021 e 0,027 — os três são verdadeiros. Note-se ainda que o a-C sem hidrogênio atrita mais alto em gás inerte: «mais seco» não é automaticamente melhor.

P5 ISO 26443, ASTM C1624, ISO 20502 e GB/T 47254 são comparáveis?

Não se convertem. São uma classe de indentação qualitativa a seco, uma carga crítica de risco a seco, uma força normal crítica do risco cerâmico com no mínimo cinco valores e uma adesão dinâmica lubrificada, sobre faixas de espessura e de ambiente distintas; duas delas declaram não alcançar a resistência intrínseca. Servem para a comparação horizontal dentro do mesmo método, não para conversão aritmética.

P6 Dá para depositar DLC sobre plástico?

Sim — aí está o valor das rotas a frio, com as lentes de policarbonato antirrisco como exemplo público. Mas a condutividade térmica, a rigidez e a energia de superfície do plástico mudam a distribuição de tensão e o modo de falha: revisões advertem que filmes duros sobre substratos poliméricos de baixo módulo costumam falhar por flexão através da espessura antes de falhar coesivamente.

10. Fontes

  • ISO 20523:2017, classificação e designação de filmes de base carbono; BS ISO 20523:2017 em vigor 2017-09-30; NF A91-056 / NF ISO 20523:2018; cita VDI 2840:2012.
  • ISO 26443:2023 (2ª edição, outubro de 2023), ensaio de indentação Rockwell para avaliação da adesão de revestimentos cerâmicos; EN ISO 26443:2023 / DIN EN ISO 26443:2024-02; substitui ISO 26443:2008; antecedente DIN CEN/TS 1071-8:2004; cita ISO 6508-1 e ISO 6508-2.
  • ISO 20502:2016, determinação da adesão de revestimentos cerâmicos por ensaio de risco (ISO/TC 206; substitui DIN EN 1071-3:2005; EN ISO 20502:2016, BS EN ISO 20502:2016, NF A92-815, UNE-EN ISO 20502:2016; cita ISO 6508-2, ISO 4288).
  • ASTM C1624-22; ASTM E2546-15 (atualizado 2023), DOI 10.1520/E2546-15; ISO 14577-1:2015.
  • GB/T 47254-2026, publicado 2026-02-27, em vigor desde 2026-06-01, adoção idêntica da ISO 4821:2022, SAC/TC236; normas citadas ISO 683-1:2017, ISO 1101, ISO 21920-2 (GB/T 1182-2018 MOD).
  • J. Robertson, Diamond-like amorphous carbon, Materials Science and Engineering: R: Reports 37 (2002) 129-281, DOI 10.1016/S0927-796X(02)00005-0.
  • Y. Lifshitz, Diamond-like carbon — present status, Diamond and Related Materials 8 (1999) 1659-1676; A. C. Ferrari, J. Robertson, Physical Review B 64 (2001) 075414, DOI 10.1103/PhysRevB.64.075414.
  • Medições de atrito e desgaste de a-C:H sobre nitreto de silício em nitrogênio seco e a 60% de umidade relativa (K. Miyoshi e outros); estudo de selagem 50 nm Al2O3 / Ta2O5 sobre CrN e DLC; M. Cui e outros, RSC Advances (2016), DOI 10.1039/c6ra05527c; relatórios industriais e listas de laboratórios (T/CSAE 103-2019, GB/T 6462-2021) citados como fonte secundária. A condutividade térmica aparece ali ora como 1-5 W/(m·K) ora como 400-1000 W/(m·K); as duas versões se contradizem e não são usadas aqui como dado de projeto.

Última atualização: 2026-11-02 Redigido pela redação técnica da Kexin New Materials (Guangdong) Co., Ltd. a partir de normas e literatura publicadas, para intercâmbio técnico entre profissionais. Os números seguem os textos normativos e os ensaios de terceiros; condições comerciais apenas EXW / FOB.

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