Renyum Nitrür Ve Renyum Katkılı Nanokompozit Yapılı Sert Seramik Kaplamaların Üretimi Ve Karakterizasyonu

Abstract

Mühendislik malzemelerinin aşınma ve sürtünme özelliklerinin iyileştirilmesi amacı ile geliştirilen ve temel olarak geçiş metalleri nitrürlerinden oluşan sert seramik kaplamalar kimyasal bileşim ve yapılarına göre değişik özellikler sergileyebilmektedir. Günümüzde bu kaplamaların sertliklerinden öte aynı zamanda katı yağlayıcılık niteliği de kazandırılarak kesici takımlar dışındaki uygulamalarının da yaygınlaştırılmasının sağlanması amaçlanmaktadır. Bu malzemelere katı yağlayıcılık özelliği kazandırmaya yönelik yaklaşım, bu kaplamaların aşınma ve sürtünmesi sırasında gelişecek tribokimyasal reaksiyonlar sonucu katı yağlayıcılık sağlayabilecek yüzey filmlerinin oluşturulmasıdır. Bu çalışmanın amacı, Re, W-Re ve Re-Mo nitrürlerin Fiziksel Buhar Biriktirme (FBB) teknikleri kullanılarak kaplanması ve tanımlanması ayrıca bu kaplamaların tribolojik deneyler aracılığı ile katı yağlayıcılık niteliğinin araştırılması ve potansiyelinin ortaya konulmasıdır. Bu amaca yönelik olarak saf renyum, %25 Re içeren W-Re ve %50 Re içeren Re-Mo alaşımları kullanılarak reaktif fiziksel buhar biriktirme teknikleri yardımıyla saf Re-N, W-Re-N ve Re-Mo-N kaplamalar üretilmiş, yapısal, mekanik özellikleri tanımlanmıştır. Bu kaplamaların aşınma özellikleri disk üzerinde top ve karşılıklı aşınma deneyleri kullanılarak belirlenmiş, aşınma sırasında yüzeyde oluşan tribofilmlerin nitelikleri de mikro Raman spektroskopisi ile tanımlanmıştır. Karşılıklı aşınma deneyleri 25-200°C arasında gerçekleştirilmiş ve sıcaklığa bağlı olarak kaplamaların aşınma özellikleri ve tribofilm kimyası-sıcaklık ilişkileri de kurulmaya çalışılmıştır. Bu çalışma kapsamında ilk kez Re-N, Re-Mo-N, W-Re-N, Ti-Re-N, Al-Ti-Re-N ve Cr-Re-N kaplamalar Fiziksel Buhar Biriktirme (manyetik alanda sıçratma, katodik ark ve hibrit) yöntemleri kullanılarak üretilmiş ve tanımlanmıştır.

Hard ceramic coatings that are designed to improve the wear and friction behaviour of engineering materials can show different properties according to their chemical composition and structure. Today it is aimed to implement solid lubrication properties to their high hardness in order to increase their usage in other industrial areas away from cutting tools. This approach of implementing solid lubrication properties consists of creating lubricant thin films that is formed by tribochemical reactions during wear and friction of these coatings. The aim of this study is to deposit and characterize the nitrides of Re, W-Re and Re-Mo by Physical Vapour Deposition (PVD) techniques and investigate the solid lubrication properties of these coatings by tribological measurements. Re-N, W-Re-N and Re-Mo-N coatings were produced by reactive Physical Vapour Deposition techniques from pure Re, W-Re with 25% Re and Re-Mo with 50% Re alloys. Their structure and mechanical properties were also investigated. Wear behaviour of these coatings were determined by ball on disc and reciprocating tests, properties of tribofilms formed during wear tests are analyzed by micro Raman spectroscopy. Reciprocating wear tests were carried between 25-200ºC in order to understand the role of temperature on wear properties and to define relationships between temperature and tribofilm chemistry. Finally in this study, Production and characterization of Re-N, Re-Mo-N, W-Re-N, Ti-Re-N, Al-Ti-Re-N and Cr-Re-N coatings by Physical Vapour Deposition techniques (cathodic arc, magnetron and hybrid).