Ark-fbb Yöntemiyle Üretilen Ultra-sert Nanokompozit Tialsin Filmlerin Karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada ultra sert nanokompozit TiAlSiN filmini katodik ark fiziksel buhar biriktirme (Ark-FBB) yöntemiyle üretimi ve karakterizasyonu amaçlanmıştır. Katot malzemesi olarak %30 silisyum oranına sahip Al:Si alaşımı katot ve saf Ti katot kullanılmıştır. Farklı kaplama parametreleriyle oluşturulan nc-TiAlN/a-Si3N4 kaplamaları karakterize etmek için kaplama kalınlığı, sertliği, yüzey pürüzlülüğü, kaplamaların elastik özellikleri, kaplamalardaki faz analizi, mikro yapı analizleri, tane boyutları ve aşınma dayanımı gibi özellikler araştırılmıştır. Farklı parametrelerle yapılan TiAlSiN kaplamalardaki özellikle Si ve Al kompozisyonunun kaplamanın özelliklerine etkisi incelenmiştir. TiAlSiN kaplamalardaki Si oranı %15’lerden ancak %5 seviyelerine indiğinde kaplamanın özellikle aşınma dayanımının ve sertliğinin (6500 HV) önemli oranlarda arttığı gözlemlenmiştir. Kaplamaların aşınma özelliklerini baz kaplamaları olan TiN ve TiAlN kaplamalarla karşılaştırmak için bu kaplamalara da aynı parametrelerde aşınma deneyleri uygulanmıştır ve TiAlSiN kaplamaların aşınma dayanımlarının genellikle TiN ve TiAlN kaplamalardan daha iyi olduğu görülmüştür.

The aim of this study is the production and characterization of super hard nanocomposite TiAlSiN coatings by cathodic arc physical vapor depositin (Arc-PVD) process. Pure Ti cathode and Al:Si alloy cathode with 30% composition of Si were used as targets. nc-TiAlN/a-Si3N4 coatings were deposited by different coating parametres. Coaing hardness, roughness, thickness, elestic properties analysis, phase analysis, micro structure analysis, chemical composition analysis, grain size analysis and wear analysis are applied to coatings in order to characterize. Effect of Al and Si content to characteristics properites of the coatings are analysed. When the Si content decrease from 15% to 5%, it is seen that especially wear strength and hardness (6500 HV) of the TiAlSiN coatings are increased sunbstantially. Same wear experiments are applied to TiN and TiAlN coatings, which are base coatings of TiAlSiN, in order to compare wear resistance of TiAlSiN with them. Generally it is seen that wear resistance of TiAlSiN coatings are better than that of TiN and TiAlN.