Ark fiziksel buhar biriktirme yöntemiyle nanokompozit Mo-N-Cu kaplamaların üretimi ve karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada -MoN ve -Mo2N kaplama sistemlerine değişik oranlarda bakır ilave ederek nanokompozit kaplamalar üretilmiştir. Bu kaplamaların yapıları, ortalama kristal boyutları, sertlikleri ve bakır oranları arasındaki ilişki sistematik olarak incelenmiştir. Kaplamalar yüksek hız çeliği altlıklar üzerine 0,2 ve 1 Pa azot basınclarında ,-150 V bias voltajı kullanılarak ve >400 C sıcaklıkta üretilmişlerdir. Bakır ilavesi her iki kaplamada da tane boyutunu düşürücü etki yapmaktadır. -MoN-Cu kaplamalara bakır ilavesi ile ortalama tane boyutu 35 nm’ den 11 nm’ ye düşmüştür. -Mo2N -Cu kaplamalarda ise bakır ilavesi ile ortalama tane boyutu 15 nm’ den 11 nm’ ye düşmüştür. Her iki sistemde de en yüksek kaplama sertlikleri ~% 3 Cu (at.) oranlarında elde edilmiştir. -MoN kaplamalarda elde edilen en yüksek sertlik değeri, 5657 kg/mm2 iken bu değer -Mo2N sisteminde 4470 kg/mm2 dir. Çalışma, bakır oranının kaplama morfolojisine, yüzey pürüzlülüğüne ve yapışma özelliklerine etkisinin incelenmesini de içermektedir.

In this study, a series of nanocomposite coatings were produced by adding copper to -MoN and -Mo2N. Relations among the structures, crystal sizes, hardnesses and copper ratios of these coatings had been investigated systematically. Coatings were produced on High Speed Steel (HSS) substrates at 0.1 and 10Pa N2 pressures , at –150V Bias, and at >400 C. Addition of copper to the both of the coatings has a grain size reduction effect. In -MoN-Cu system, the average crystallite size was reduced from 35 nm down to 11 nm by addition of copper to the coatings. In case of -Mo2N Cu system, the average crystallite size was reduced from 15 nm down to 11 nm by addition of copper. For both systems the highest coating hardness values were obtained at approximately 3% Cu contents In -MoN , the highest hardness value obtained was 5657 kg/mm2. In -Mo2N system the highest hardness value was determined to be 4470 kg/mm2. This study also covers the effect of copper on morphology, surface roughness and the adhesion properties of the coatings.