Riassunto analitico
Il Diamond-Like Carbon, più comunemente detto DLC, rappresenta una forma amorfa di carbonio, contenente una parte significativa di ibridazione sp3 (tetragonale, tipica del diamante), unita a quella sp2 (esagonale, tipica della grafite). Proprietà come la durezza, la resistenza all'usura, il basso coefficiente di attrito, l'inerzia chimica (solo per citarne alcune) rendono tale materiale
più simile alla grafite o al diamante, a seconda del tipo e della quantità di
legami citati presenti.
In particolare il DLC ha acquisito interesse grazie alla sua notevole versatilità di impiego in contesti industriali, soprattutto come ricoprimento protettivo in ambito meccanico, esibendo valori di elevata durezza o basso coefficiente
di attrito in condizioni di scorrimento a secco, unitamente al basso costo e relativa facilità di produzione. Senza dubbio la possibilità di ottenere materiali con proprietà specifiche, in base alle esigenze richieste, insieme all'utilizzo di differenti metodologie di sintesi, costituiscono un grande vantaggio anche dal punto di vista economico. I successivi miglioramenti nei processi di produzione di DLC hanno inoltre favorito il controllo di tali proprietà, permettendo un adattamento migliore e più rispondente alle richieste di applicazione industriale. La gamma di tali applicazioni non si è limitata al solo ambito meccanico, ma comprende oggigiorno i settori della microelettronica, dell'ottica,
del biomedicale, della tecnologia aerospaziale e dei trasporti. Basti pensare come un suo utilizzo come ricoprimento di memorie magnetiche abbia favorito un assottigliamento degli spessori protettivi contro l'usura, migliorando le performance di durata e di efficienza rispetto ai predecessori, per intuire la portata economica/tecnologica di questo nuovo materiale. I recenti sviluppi
nelle varie tecniche di deposizione, come il Magnetron Sputtering o l'utilizzo dell'arco catodico hanno inoltre dato la possibilità di realizzare rivestimenti di DLC in multistrati (soprattutto per applicazioni tribologiche), ognuno
dei quali nanostrutturato e modellato ad hoc per ottenere le caratteristiche
desiderate.
Per tali motivi, si è deciso di indagare quali fattori fossero coinvolti nel determinare le proprietà sopra elencate, con particolare attenzione alla specifica modalità di sintesi. Si è infatti utilizzato un processo PVD (Physical Vapor
Deposition) tramite Magnetron Sputtering, grazie ad una camera di deposizione di recente acquisizione presso il Dipartimento, per realizzare i ricoprimenti su substrati di silicio e acciaio, ottimizzando i valori di deposizione per ottenere un buon compromesso tra elevata durezza, basso coefficiente di attrito e prevalenza di ibridazione tipo diamante. Sono state quindi effettuate analisi di tipo chimico-fisico, come l'utilizzo di spettroscopie XPS e Raman, e
caratterizzazioni meccanico-tribologiche volte a determinare durezza, adesione al substrato e coefficiente di attrito. Per giudicare la qualità dei risultati ottenuti si è effettuato infine un confronto con rivestimenti di DLC realizzati tramite tecnica CVD (Chemical Vapor Deposition), stabilendo sotto quali condizioni quest'ultima possa essere rimpiazzata a livello produttivo da
PVD. La tecnica di deposizione per via fisica permette infatti di lavorare a temperature più basse rispetto alla tecnica chimica in quanto non sono presenti legami da dissociare, è di
più facile gestione e meno soggetta a restrizioni di sicurezza grazie all'assenza di gas di processo pericolosi, come ad esempio l'acetilene.
|
