Ark Fiziksel Buhar Biriktirme Yöntemiyle Ti-b-n Kaplamaların Üretimi Ve Karakterizasyonu

Abstract

Son zamanlarda düşük oranda bor elementi ilave edilmesi incelenmeye başlanmış ve oksidasyon direncine olumlu etkide bulunduğu görülmüştür.Ancak düşük oranda bor ilavesinin mekanik özellikler üzerindeki etkisi üzerine çok fazla durulmamıştır. Bu çalışmada amaç TiN kaplamalara bor ilavesinin mekanik özelliklere etkisini saptayabilmektir. Üretimde altlık malzemeye yapışmanın en iyi sağlandığı ark-FBB yöntemi kullanılmıştır. Bor ilavesinin etkisini tam olarak saptayabilmek amacıyla Ti-B-N ve TiN kaplamalar benzer şartlar altında üretilmiştir. % 5’lik TiB katod ve TiN kaplamalarda ise Ti katod kullanılmıştır. Her iki kaplama da –150 ve –350 V olmak üzere iki farklı BIAS voltajında üretilmiştir. Bu şekilde BIAS’ın de eğer varsa, kaplama üzerine etkisi saptanabilinecektir. Düşük oranda bor ilavesiyle birlikte Ti-B-N kaplamalrın sertliğinde TiN kaplamalara kıyasla az da olsa artış gözlenmiştir. Ayrıca düşük BIAS voltajında üretilen kaplamaların sertliğinin de yüksek BIAS ile üretilen kaplamalardan daha fazla olduğu görülmüştür. Yapıya yapılan bor ilavesinin neticesinde bor bileşiğine ait pike rastlanmamıştır. BIAS voltajının değişimi sonucunda ise difraksiyon piklerin konumlarında kayma gerçekleşmiştir ve tercihli yönlenmelerde değişim gözlenmiştir. Düşük oranda bor ilavesnin ve BIAS voltajındaki değişimin, kristal tane boyutlarında belirgin bir değişime sevk etmediği görülmüştür. Kesit incelemelerinin sonucunda Ti-B-N kaplamalara bor ilavesiyle birlikte, TiN kaplamalarda hakim olan kolonsal yapı belirgin şekilde değişimiştir ve daha homojen bir görünüm sergilemektedir. Düşük %’lerde bor ilavesinin aşınma davranışını değiştirmediği görülmektedir.

Recent studies have appeared that the addition of low amount boron to TiN has increased the oxidation resistance of the films. But the effect of low boron addition on the mechnical properties has not been investigated thoroughly. The aim of this study is to see the effect of boron addition on the mechanical properties of TiN films. Due to the high adherence provided, arc-PVD tecnique was selected for the coating application.Ti-B-N and Ti-N coatings were deposited in similar conditions so the exact effects of boron could be seen. Ti-B-N coatings were produced using %5 TiB katod and Ti katod for TiN coatings,. Two different BIAS voltages, -150 V and -350 V, were used during the production of both the coatings. This way, the effect of BIAS on the coatings could be established. With the addition of very little amount of boron, the hardness of Ti-B-N coatings has increased compared to TiN coatings. Also BIAS has an effect on the coating hardness. No boron peak was seen on the x-ray diffraction results after boron addition. The diffraction peaks has shifted due to the compressive stresses caused by the decrease in the BIAS voltage. Also the prefered orientations of the planes have changed with decrease in the BIAS voltage. The average crystalline sizes of the phases did not change with boron addition or the the varied BIAS voltage. Low amount of boron addition leads to a less columnar, more dense and featureless coating structure and does not seem to vary the wear behavior of Ti-B-N caotings.