ایجاد و ارزیابی خواص پوشش های tialn، tin و tialon بر سطح فولاد d3 به روش تبخیر قوس کاتدی

پوشش های سخت به طور عمده به منظور افزایش طول عمر ابزارها، به خصوص ابزار برش و قطعات دستگاه ها، و هم چنین برای رسیدن به خواص تزئینی مطلوب و قابلیت مقاومت بالا در برابر خوردگی در اتمسفر، مایع بدن و برخی مایعات صنعتی استفاده می شود. tin به عنوان پوشش سخت بر روی ابزارها و قالب ها علی رغم سختی بالا و مقاومت به سایش، در هنگام ماشینکاری با سرعت بالا و در شرایط مرطوب دارای محدودیت است. با توجه به اینکه حضور اکسیژن در این پوشش ها از اکسایش بیشتر آن ها جلوگیری می کند و افزایش چقرمگی و کاهش احتمال پوسته شدن و تراشه شدن پوشش را به همراه دارد و مشارکت آلومینیم در این پوشش ها باعث بهبود رفتار اکسایشی و پایداری حرارتی و افزایش سختی آن ها می شود، لذا انتظار می رود که پوشش های پیشرفته تری نظیر پوشش های tialon و tialn عملکرد بهتری نسبت به نیتریدهای ساده داشته باشند. در این پژوهش با ساخت فلز هدف موزائیکی، پوشش های tialn و tialon توسط فرایند تبخیر قوس کاتدی ایجاد شد. پس از آن رفتار سایشی، اکسایشی و خوردگی این دو پوشش در مقایسه با پوشش tin مورد بررسی قرار گرفت. جهت بررسی ریزساختار حاصل از فرایند تبخیر قوس کاتدی، بررسی برجسته نگاری، ریخت شناسی و ضخامت پوشش ها از میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی و میکروسکوپ نیروی اتمی استفاده شد. هم چنین آنالیز فازی پوشش های ایجاد شده توسط پراش سنج پرتو ایکس انجام گرفت. ارزیابی ترکیب شیمیایی پوشش ها نیز توسط طیف نگار تفکیک انرژی انجام گرفت. ارزیابی خواص نمونه های پوشش داده شده توسط سختی سنجی، آزمون اکسایش در دماهای 500، 600، 700 و 800 درجه سانتیگراد، آزمون سایش پین روی دیسک و آزمون خوردگی در محلول های 5/3 درصد وزنی nacl و 10 درصد حجمی hcl صورت گرفت. هم چنین تاثیر عملیات حرارتی بر رفتار خوردگی این پوشش ها در محلول 5/3 درصد وزنی nacl مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج میکروسکوپ نیروی اتمی نشان داد که وجود عناصر آلیاژی باعث تغییر ساختار و چگالی پوشش می شود. نتایج نشان داد که کاهش میزان نیتروژن پوشش باعث افزایش زبری سطح و کاهش چگالی پوشش می شود در حالی که حضور آلومینیوم باعث افزایش سختی و پایداری حرارتی پوشش های نیتریدی پایه تیتانیم می شود. هم-چنین حضور اکسیژن در ترکیب پوشش های رسوب فیزیکی بخار باعث تشکیل فازهای اکسیدی غیر بلوری، کاهش سختی و افزایش پایداری حرارتی این پوشش ها می شود. نتایج انجام آزمون سایش روی نمونه های مختلف بیانگر رفتار سایشی مناسب تر پوشش tialn در مقایسه با پوشش های دیگر بود به طوری که بعد از 500 متر سایش، تحت بار 6 نیوتن، پوشش tialn کم ترین ضریب اصطکاک و کم ترین افزایش عرض سایش را نشان داد. اگرچه بررسی سطوح و ذرات سایش نمونه های مختلف، مکانیزم های سایش متفاوت را نشان داد. نتایج آزمون خوردگی روی نمونه های مختلف، رفتار خوردگی بهتر پوشش tin در محلول nacl و پوشش tialon در محلول hcl را در مقایسه با پوشش های دیگر نشان داد. هم چنین نتایج نشان داد که عملیات حرارتی باعث بهبود رفتار خوردگی پوشش ها می شود.