Tribolojik Amaçlı Renyum Ve W-re Kaplamaların Üretimi Ve Geliştirilmesi

Abstract

Saf Re ve W-Re ince filmleri, manyetik alanda sıçratma fiziksel buhar biriktirme yöntemi ile Si ve yüksek hız çeliği altlık malzemeler üzerine kaplanmıştır. Kaplama işlemi sırasında uygulanan parametreler kaplama basıncı ve sıçratma gücüdür ve bu parametrelerin kaplamalar üzerindeki yapısal etkileri incelenmiştir. Ayrıca kaplamalar mekanik ve tribolojik özelliklerine göre de karakterize edilmiştir. Mekanik özellik karakterizasyonları mikro-sertlik, XRD, SEM ve EDS analizleri ile, tribolojik davranış karakterizasyonları ise oda sıcaklığı ve yüksek sıcaklık (50°C, 100°C, 150°C) koşullarında gerçekleştirilen ball-on-disc ve fretting tipi testlerle yapılmıştır. Kendinden yağlayıcı oksitlerin tribolojik davranışlarını açıklayan kristal kimyası yaklaşımına dayanarak, renyumun üstün tribolojik özellikler göstereceği öngörüsünde bulunulmuştur. En yüksek yağlayıcılıktaki oksitlere sahip olan renyum, kuru ortam koşullarında mükemmel sürtünme katsayısı sonuçları göstermiştir (oda sıcaklığında µ=0,13). En düşük sürtünme katsayısına oda sıcaklığında ulaşılmış ve artan sıcaklıkla birlikte artış göstermiştir; W-Re alaşımı kaplamalar için ise aksine sürtünme katsayısı artan sıcaklıkla düşme eğilimi göstermiş ve en düşük değere denenen en yüksek sıcaklıkta ulaşılmıştır.

Pure Re and W-Re thin films on Si wafer and high speed steel substrates have been grown by using magnetron sputtering physical vapor deposition technique. During deposition process the chamber pressure and sputtering power were the parameters whose structural effects were going to be compared. The coatings were also characterized with respect to their mechanical and tribological properties. Microhardness, XRD, SEM and EDS analysis were implemented for mechanical characterization; ball-on-disc and fretting type tests were done at room temperature and high temperature (50°C, 100°C, 150°C) conditions for tribological behavior characterization. Depending on the crystal chemical approach makes an explanation on the tribological behavior of self-lubricating oxides, rhenium was expected to give unique tribological properties. Rhenium having the most lubricious oxides of all, showed excellent friction coefficient values in dry sliding conditions (µ=0,13 at room temperature). The lowest coefficient of friction for pure Re was obtained at room temperature and it increased slightly with increasing temperature while for the case of W-Re alloy coatings, coefficient of friction contrarily showed a decreasing trend with increasing temperature and the lowest value was reached by the highest temperature tried.