بررسی خواص ساختاری و سختی نانوکامپوزیت های tin/cu به روش pvd

امروزه تکنولوژی لایه های نازک در صنایع متالورژی، از رشد بسیار بالایی برخوردار است. اصولا لایه های متالورژیکی که از این طریق ایجاد می شوند، به منظور بهبود کارایی و افزایش طول عمر انواع وسایل و ابزارهای برشی، قالب ها و پره های توربین های گازی و همچنین کاهش سایش در بلبرینگ ها مورد استفاده قرار می گیرند. عمده ترین ویژگی های فیزیکی و شیمیایی این لایه ها عبارتند از : الف) سختی بسیار بالا ب) دمای ذوب بسیار بالا ج) مقاومت در برابر واکنش های شیمیایی در این میان نیتریدهای فلزی، بدلیل دارا بودن خواص فوق العاده بسیار مورد توجه قرارگرفته اند و کاربردهای فراوانی در ایجاد لایه های مقاوم به سایش در سطح ابزارهای برش دارند. این نیتریدها می توانند ترکیباتی دو یا چندگانه باشند که به تنهایی و یا به صورت ترکیبی از چند نیترید به کار می روند. در بین پوشش های سخت محافظ، نیترید تیتانیوم ترکیبات آن از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشند. این پوشش ها بدلیل سختی بالا، مقاومت بالا در برابر سایش، نقطه ذوب بالا، پایداری حرارتی و ترمودینامیکی، ضریب اصطکاک پایین و هدایت الکتریکی بالا کاربرد گسترده ای در صنعت دارد. انباشت پوشش های نیترید فلزی و یا ترکیبات آن بر سطوح ابزارها و اجزاء ماشین-آلات معمولا موجب بهبود سختی، سایش، مقاومت خوردگی و افزایش طول عمر مفید قطعات می-شود و همچنین به دلیل رنگ طلایی آن به عنوان پوشش حفاظتی و تزئینی مورد استفاده قرار می-گیرد. تاکنون روش های متعددی برای ساخت فیلم های نازک نیترید تیتانیوم از قبیل روش انباشت فیزیکی بخار و روش انباشت شیمیایی بخار گزارش شده است. روش های pvd شامل روش کندوپاش واکنشی با جریان مستقیم و روش پوشش دهی یونی می باشد. دراین تحقیق لایه های tin وtin-cu به روش رسوب فیزیکی بخار و با سیستم پوشش دهی یونی و با استفاده ازتفنگ تخلیه کاتدی (gun–hcd) مدل ????– dlkd دردمای c? 35? برروی استیل ?16 به منظور افزایش سختی انباشت شده اند و تلاش شده است خواص ساختاری و فیزیکی و همچنین خواص مکانیکی (سختی) پوشش های tin وtin-cu مورد بررسی قرار بگیرد. این سیستم اغلب برای ایجاد پوشش های سخت و فوق سخت از فلزات دیرگداز و یا ترکیبات آنها استفاده می شود. لذا این سیستم لایه نشانی را می توان در پوشش دهی قطعات و ابزار آلات مورد نیاز در صنایع مختلف که به نوعی درگیر هستند و تحت تنش های مکانیکی قرار دارند و یا در معرض خوردگی و سائیدگی هستنند استفاده کرد. جهت مشخصه یابی نمونه ها از آنالیز میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) جهت بررسی مورفولوژی، ازآنالیزتفرق اشعه ایکس(xrd) برای تعیین فازهای کریستالی و از میکروسکوپ نیروی اتمی (afm) برای تعیین زبری سطح استفاده شده است. اندازه گیری ضخامت به روش طیف پس پراکندگی رادرفورد(rbs) ، اندازه گیری نانوسختی و ضریب الاستیسته (مدول یانگ) به روش دندانه گذاری نانویی، برای شناسایی حالت شیمیایی گونه های سطحی و تعیین حالت های اکسیداسیون اتم های فلزی در لایه های سطحی از طیف نگاری فتوالکترون اشعه ایکس(xps) و آنالیز طیف سنجی تفرق انرژی اشعه ایکس (edx) برای تعیین کمی عناصر ترکیب انجام گرفت. نتایج نشان داده اند از نظر خواص کریستالوگرافی و نیز سختی بهترین نتیجه در بایاس v30- به دست آمده است. بطوریکه در این شرایط سختی نمونه gpa 31 و فاز tin بصورت تک کریستال رشد کرده است. با افزودن مس به لایه tin در بایاس v30- از سختی آن و نیز از شدت پیک tin کاسته شده است.آنالیز xps نشان داد که مس بر روی سطح نه بصورت نفوذ در ساختار کریستالی tin بلکه بصورت دانه های مجزا که با افزایش غلظت مس اندازه دانه افزایش می یابد رشد کرده است.