Demografiske virkninger – folketallsutviklingen

Tempo [minutos]

Te

ns

ão [Volt

s]

D3 φφφφ₂: 2,4mm P: 2,72mbar I: 0,19A T: 820min

D5 φφφφ₂: 2,4mm P: 3,10mbar I: 0,28A T: 475min

D6 φφφφ₂: 2,4mm P: 3,50mbar I: 0,17A T: 475min

D10 φφφφ₂: 1,5mm P: 8x10-2mbar I: 0,4A T: 2.650min

D8 φφφφ₂: 2,0mm P: 8x10-2mbar I: 0,4A T: 6.575min

D9 φφφφ₂: 2,0mm P: 8x10-2mbar I: 0,4A T: 3.365min

em ambos os casos, porém mais acentuado no eletrodo D8 por ter passado mais tempo sendo usado, ver Fig. 4.10.

Figura. 4.10: Eletrodos D8 e D9 são todos de cobre com cavidade de cátodo oco com 5 mm de diâmetro e 5 mm de profundidade o tempo de uso D8 foi de 6.575 min e D9 3.365 min.

Foi observado também que, nos dois casos, as aberturas de cátodo oco estavam preenchidas de material retirado do próprio corpo de eletrodo, provando mais uma vez que a abertura não contribui diretamente no processo de revestimento, mas as cavidades esféricas formadas durante o tempo de uso desses eletrodos. O fato das tensões elétricas terem ficado constantes em ambos os casos, pode estar relacionada também com o fato de não ter espaço para o surgimento de novas cavidades esféricas. Para esse tempo de uso, nos dois casos, não é possível verificar se as cavidades surgem na saída do gás do eletrodo, em um ponto mais interno do eletrodo ou se a fonte geradora parte de um ponto mais interno ou se encontra em todo canal do gás e, apenas na sua extremidade que deve ficar mais perto da saída do gás, oscila abrindo a primeira cavidade esférica e continua aumentando o número de oscilações com o passar do tempo.

Com o objetivo de investigar a origem da fonte geradora das cavidades esféricas e a sua influência no cátodo oco, utilizamos eletrodos da série 2 que foram preparados com uma

ponta de titânio e corpo de inox. Essa escolha foi feita com o objetivo de produzir filmes de titânio, nitreto de titânio e investigar a cavidade do cátodo oco utilizando o gás argônio e nitrogênio, assim, foram escolhidos os eletrodos: D15 com 1mm de diâmetro no canal do gás, D17 com 1,5 mm de diâmetro no canal do gás, D19 com 1,5 mm no diâmetro no canal do gás e D20 com 2 mm de diâmetro no canal do gás.

Os eletrodos D17 e D19 apresentaram o mesmo tempo de vida de 840 minutos, mesmo o eletrodo D19 tendo 12 mm de comprimento na peça embutida e D17 tendo 10 mm de peça embutida, a diferença no comprimento não influenciou no seu tempo de vida, ou seja, na permanência do plasma nas cavidades esféricas. Observando o diâmetro do canal do gás, não foi notada uma mudança muito significativa. No eletrodo D20, o seu tempo de operação foi interrompido em 350 minutos numa tentativa de averiguar o surgimento da primeira cavidade, se estaria bem próximo da cavidade cátodo oco ou mais interno no canal do gás, Fig. 4.11.

Figura. 4.11: Eletrodos da série 2 com uma peça de titânio com cavidade de cátodo oco de 5 mm de diâmetro por 5 mm de profundidade embutida no corpo de aço inox.

Nas fotografias da Fig. 4.11 são mostradas que a fonte geradora das cavidades esféricas deve ficar dentro do canal do gás e a sua oscilação deve começar a 2 mm acima da saída do canal do gás, onde aparecem as primeiras cavidades esféricas. Como conseqüência,

parte dessa oscilação deixa as quinas da cavidade cátodo oco curvas. Para essa série de eletrodo, pouco material depositado foi encontrado nas cavidades cátodo oco, mesmo para eletrodos que tiveram tempo de vida superior aos da Fig. 4.11, não apresentaram tanta matéria depositada nas paredes da cavidade do cátodo, como foi encontrado nos eletrodos de cobre. Mais o mesmo comportamento nas superfícies dentro do eletrodo mostrou partes lisas e rugosas, ambas estão relacionadas com o material do eletrodo e o tempo de pulverização que essas superfícies ficaram expostas.

Uma análise química nos filmes produzidos nesses eletrodos não apresentou elementos químicos do corpo do eletrodo que era de inox, pois os aparecimentos das cavidades esféricas se concentraram mais em cima das peças de titânio e pouco foi arrancado do corpo de inox. Na Fig. 4.12 estão mostrados quatro eletrodos com a ponta de titânio de geometria bem diferenciadas um do outro, todos os quatros foram testados com argônio.

Figura. 4.12: Eletrodos da série 2 com uma peça de titânio com cavidade de cátodo oco de 5 mm de diâmetro por 5 mm de profundidade embutida no corpo de aço inox.

O eletrodo D23, com um comprimento de profundidade L1 igual a 8 mm e diâmetro Ø3

também com 8 mm, permanece com o mesmo comportamento no aparecimento das cavidades esféricas, mostrando que a oscilação sempre começa a 2 mm acima da saída do canal do gás. As características desse eletrodo revelam uma grande possibilidade de ser usado em filmes

poliméricos, onde as reações químicas do monômero irão ocorrer dentro da abertura de cátodo oco ou trabalhos como armazenamento de hidrogênio na peça de titânio e produção de carbono como subproduto desse armazenamento. Para isso, faz-se necessária a utilização de parâmetros previamente estabelecido na Fig. 4.4, com possibilidade de abrir novas linhas de pesquisa.

Uns dos casos que comprovam a presença de ondas oscilante e como o comportamento dessa oscilação podem ficar direcionados em um ponto formando um arco elétrico está mostrada no eletrodo D27, nesse eletrodo a oscilação não deu continuidade, ficou posicionado em um ponto dentro do canal do gás abrindo uma cavidade sem geometria definida. No eletrodo D26 não deu tempo de abrir as cavidades esféricas, o canal do gás fechou e a temperatura subiu o suficiente para fundir a peça.

O eletrodo D25 tem uma ponta de titânio com uma cavidade de cátodo oco de 5 mm de diâmetro por 5 mm de profundidade, esse foi testado com o objetivo de produzir filmes de nitreto de titânio. Utilizando uma mistura de 6 sccm de argônio e 0,6 sccm de nitrogênio e com uma corrente fixa de 0.40 A, foi observado que a tensão elétrica aumenta linearmente com o tempo, a mistura de argônio e nitrogênio que passa no canal do gás não deu resultado. Essa mistura influenciou nas oscilações do plasma dentro do canal do gás, levando a extinção do plasma, como a temperatura do eletrodo passa dos 782 C, atribuídos ao processo da nitretação na peça de titânio. Na Fig. 4.13, a curva da mistura (Ar + N2) mostra que o valor da

tensão aumenta até 323 V quando o plasma extinguiu. Quando utilizamos somente argônio, o plasma votou a existir e a tensão de trabalho retornou ao valor de 240 V, levando um tempo total de 1.110 minutos. Esse eletrodo foi aberto com um corte longitudinal para verificar a nitretação na peça de titânio, mas pouco ficou evidenciado quando utilizamos argônio.

Figura. 4.13: Gráfico do tempo de uso total do eletrodo D25 usado por 475 min com a mistura de Ar + N2 e 635 min só com Ar.

Foram tentados também posicionar a mistura perto do eletrodo, na altura da amostra e abaixo do porta amostra, mas nenhuma das situações deram certo. O resultado mais eficaz foi colocar no flange inferior, que deu a melhor distribuição do nitrogênio em todo o reator. O mesmo procedimento foi aplicado para oxigênio para produzir óxido de titânio, oportunizando bons resultados nos dois casos.

Na tabela 4.5 estão os eletrodos da série 2 que têm o corpo de inox e uma ponta de titânio embutida. Na Fig. 4.14 estão os principais eletrodos utilizados nesta série, todos cortados longitudinalmente expondo a peça embutida e o canal do gás com as suas respectivas dimensões, como também a abertura de cátodo oco.

100 200 300 400 500 600 700 800 900 352 356 360 364 368 372 376 380