Estudo de revestimentos cerâmicos sobre substrato metálico obtido

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FIGURA 2.21 - Equipamento EB-PVD para produção de TBC. FONTE: [50]. FIGURA 2.22 - Desenho esquemático de um equipamento EB-PVD. FONTE: adaptada de [50]. 2.10 Análise da Deposição Física de Vapores No processo de deposição física de vapores, o vapor é produzido em um cadinho e os átomos ou moléculas movem-se e condensam em um substrato que é posicionado a 62
uma certa distância (L) da fonte (Figura 2.23). Como o sistema está sob alto vácuo, os átomos ou as moléculas movem-se em linha reta da fonte até o substrato [51]. FIGURA 2.23 - Diagrama da geometria utilizada em PVD. FONTE: adaptada de [51]. Considerando a fonte de vapor pontual e assumindo que a mesma produza um fluxo igual em todas as direções, é possível desenvolver uma equação de fluxo de átomos a uma distância (l) da fonte. Definindo Evap como sendo a taxa de evaporação do material (g/h), fazendo um balanço de massa no volume de controle indicado pela Figura 2.23, assumindo que o material entre apenas vindo da fonte e saia apenas pela superfície do volume de controle, pode-se afirmar que o fluxo de massa é: Entrada de fluxo de massa = Evap , (2.7) Saída de fluxo de massa = (área)(fluxo) = πl vi ρ g 2 2 (2.8) sendo i v a velocidade média dos átomos em cm/s, ρg a massa específica do vapor do material em g/cm 3 e l a distância da fonte. Igualando a entrada com a saída, tem-se: Evap vi ρ g = (2.9) 2 2πl Assumindo, ainda, que a taxa de condensação do material no substrato obedeça à Equação 2.10 e a probabilidade de aderência do material seja constante, é possível desenvolver uma expressão para a espessura do depósito em função da taxa de evaporação, distância da fonte, (l) e posição ao longo do substrato (x), na forma: 63
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