Katodik Ark Fiziksel Buhar Biriktirme Yöntemi İle Krom Kaplanmış Düşük Karbonlu Çeliğe Uygulanan Krom İyonu Bombardımanının Etkileri

Abstract

Bu çalısmada, katodik ark fiziksel buhar biriktirme yöntemi ile krom kaplanan, krom kaplama sonrası farklı sürelerde yüksek bias voltajı etkisi ile krom iyonu bombardımanı uygulanan ve darbeli bias voltajı uygulaması ile krom kaplanan düsük karbonlu çelik malzemelerin yapısal özellikleri karakterize edilerek, karsılastırılmıstır. Elektron mikroskopisi, elementel analizler ve kesitlerden alınan derinlik profilleri ile gerek kaplama sonrası uygulanan krom bombardımanı, gerekse darbeli bias uygulamasında yüksek bias periyodlarındaki krom bombardımanının, krom kaplama ve düsük karbonlu çelik taban malzeme arasında bir iyon demeti karısımı prosesine neden oldugu tespit edilmistir. Radyasyon destekli yayınma mekanizması ile gerçeklesen bu proses sonucunda, taban malzemeden kaplama yüzeyine büyük oranda demir yayınmıs ve yüzeylerde çok kısa sürelerde spinodal ayrısma fazları meydana gelmistir. Bu fazların morfolojileri, literatürde Fe-Cr sistemindeki spinodal ayrısma çalısmalarında elde edilen mikroyapılara ve bilgisayar simülasyonu ile olusturulan spinodal yapılara oldukça büyük benzerlikler göstermistir. Elde edilen mikroyapılara bakıldıgında, taneli taban malzeme üzerinde epitaksik olarak büyüyen kaplamalardaki bazı tanelerde, spinodal ayrısma fazları olusmadıgı görülmüstür. Bununla birlikte, bombardıman süresinin artması ile bu tanelerde de spinodal ayrısma yapılarına benzer olusumlar gözlenmistir. Seyreltik sodyum klorür çözeltisi içerisinde yapılan oyuklanma deneylerinde, krom kaplama sonrası ya da darbeli bias ile periyodik olarak uygulanan bombardıman isleminin, oyuklanma potansiyellerini pozitif yönde arttırdıgı gözlenmistir.

In this study, the structural properties of low carbon steel samples, which were chromium coated, chromium coated and bombarded with chromium ions through applying high bias voltage, and chromium coated through applying pulsed bias voltage in cathodic arc physical vapour deposition systems, were characterized and compared. Not only the bombardment applied after the coating process, but also the one applied during the high bias voltage period in the pulsed bias mode, caused ion beam mixing between chromium coating and low alloy steel substrate. This was proven by electron microscopy, elemental analysis and depth profiles taken from cross sections of the samples. As a result of ion beam mixing process ocurred with radiation enhanced diffusion mechanism, severe iron diffusion from the substrate to the chromium coating’s surface took place and this resulted in spinodal decomposition phases in a very short time. These phases’ morphologies were quite similar to microstructures obtained from spinodal decomposition studies in ironchromium system and computer simulated spinodal structures in the literature. In some grains of the coatings which grew on grained microstructure of the substrate material epitaxially, spinodal decomposition was not observed. However, spinodal decomposition structures started to form in those grains by increasing the bombardment time. It was observed in pitting corrosion experiments carried out in sodium chloride solutions that bombardment after coating or during pulsed bias mode increased the pitting potentials of the samples to the positive direction.