Mo-n-ag Nanokompozit Kaplamaların Üretimi Ve Tribolojisi

Abstract

Sert ve yumuşak fazların bir arada bulunduğu ince kaplamalar, tribolojik uygulamalar açısından gelecek vadeden özelliklere sahiptir. Bu kaplamalar, sert fazın yük taşıyıcı olarak, yumuşak faz ya da onun tribo-kimyasal reaksiyonlar sırasında oluşturduğu bileşiklerin ise yağlayıcı olarak görev yapacağı şekilde formülize edilmektedir. Bu çalışmada, bu yaklaşımın doğruluğu, Mo-N-Ag üçlü sisteminden oluşan nano-kompozit kaplamalar üzerinde incelenmiştir. Kaplamalarda sert fazı Mo-N, yumuşak fazı ise Ag oluşturmaktadır. Çalışmada sürtünme davranışı üzerinde sadece kimyasal kompozisyonun değil, kayma rejimi, sıcaklık, yağlama ve karşıt yüzeyin malzeme türünün etkileri de incelenmiştir. Sürtünme-aşınma deneylerinde elde edilen sonuçlar, oluşan aşınma parçacıklarının mikro-Raman spektroskopisi incelemeleriyle bulunan özellikleri ile ilişkilendirilmiştir. Mo-N-Ag nano-kompozit kaplamalarının incelendiği bu çalışma, tribolojik araştırmalara iki önemli yenilik getirmektedir. Bu yeniliklerden birincisi, çalışmada kaplama kompozisyonunun yanı sıra sistemin tribo-mekanik ve kimyasal etkilerinin de dikkate alınmış olması; ikincisi ise Mo-N-Ag nano-kompozit kaplamaların üretiminde katodik ark ve manyetik alanda sıçratma yöntemlerinin ilk defa bir arada kullanılmış olmasıdır.

Thin solid coatings comprising hard and soft phases have a very promising features with respect to tribological applications. The main approach used in the formulations of these coatings relies on functioning of the hard phase (MoN in this study) as load bearing material and soft phase (copper, silver, tin, antimony etc.) or its compounds that are formed through tribochemical reactions as the lubricant phase. In this study, verification of the validity of this approach is investigated on a coating whose constituents are Mo-N-Ag. This formulation creates a hard-soft nanocomposite system. For achieving the aim, not only the effect the composition of the coating material but also the effects of different sliding regimes, temperature, lubrication, and the type of counter face material on the tribological behavior are investigated. Further, the results are correlated with the character of the debris that is investigated with micro-Raman spectroscopy. Hence, this study, in which the tribological behavior of the Mo-N-Ag nanocomposite coatings is investigated in detail, is a unique one since the tribo -mechanical and chemical properties of the system are taken into consideration as well as formulation of the coatings. Moreover, it is also unique in this study that a hybrid coating system based on cathodic arc and magnetron sputtering is used for the first time for the production of Mo-N-Ag nanocomposite coatings.