ارزیابی خواص تریبولوژیک و خوردگی پوشش های (ti,al)cn/dlc تولید شده به روش قوس کاتدی

پوشش های کربن شبه الماسی ( diamond like carbon- dlc)، به دلیل داشتن خواص فوق العاده ایی چون سختی بالا، ضریب اصطکاک پایین، مقاومت به سایش فوق العاده و خنثی بودن از لحاظ شیمیایی، در دو دهه ی اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. در این پژوهش رفتار تریبولوژیک و خوردگی فولاد زنگ نزن 316 در حضور سه نوع پوشش dlc، ticn و (ti,al)cn/dlc بررسی شد. همه ی پوشش ها با روش قوس کاتدی ( فرآیند رسوب فیزیکی بخار) و در دمای 250 درجه ی سانتیگراد تولید شدند. در واقع هدف این پژوهش، تولید پوشش های کامپوزیتی (ti,al)cn/dlc و بررسی رفتار تریبولوژیک و خوردگی این پوشش ها در مقایسه با پوشش های dlc و ticn که جزء پوشش های تجاری و پرکاربرد به شمار می روند، بود. ضمن آنکه جهت بررسی اثر ضخامت بر خواص تریبولوژیک و خوردگی پوشش های dlc و (ti,al)cn/dlc ، هر کدام از این پوشش ها در دو ضخامت 1/5 و 3 میکرون تولید شد. ارزیابی خواص پوشش ها، به وسیله ی آزمون های پراش پرتو ایکس و رامان، آزمون سایش پین بر روی صفحه، آزمون خوردگی پتانسیودینامیک، تصاویر حاصل از میکروسکوپ های نوری، الکترونی روبشی و میکروسکوپ نیروی اتمی انجام شد. ضمن آنکه زبری سطوح با زبری سنج اندازه گیری شد. نتایج طیف حاصل از آزمون پراش پرتو ایکس پوشش (ti,al)cn/dlc حضور فازهای کریستالی tic، ti3aln، ti2n و al2ti را در آن به اثبات رساند و طیف رامان این پوشش و پوشش dlc با حضور دو پیک d و g به ترتیب در محدوده های 1- cm 1330-1280 و 1- cm 1630-1500 نشان داد که زمینه، از جنس کربن شبه الماسی است. نتایج حاصل از آزمون سایش نیز نشان داد که در بین پوشش های بررسی شده، پوشش (ti,al)cn/dlc با پایین ترین ضریب اصطکاک، نرخ سایش و زبری سطح، بهترین رفتار تریبولوژیک را دارد. در واقع یک دستاورد مهم این پژوهش تولید پوشش (ti,al)cn/dlc بود که ضریب اصطکاک آن به جای آنکه با افزایش مسافت سایش، روندی صعودی را در پیش بگیرد، در یک دامنه ی ثابت و کم نوسان می کند. علاوه بر این بررسی اثر ضخامت بر رفتار تریبولوژیک این پوشش ها نشانگر این بود که در حالی که افزایش ضخامت در پوشش های dlc به شدت باعث افت کارآیی آن ها می شود، اما تاثیر چندانی بر خواص تریبولوژیک پوشش های (ti,al)cn/dlc ندارد و بنابراین می توان از این پوشش ها در ضخامت های بالا هم استفاده کرد. ارزیابی رفتار خوردگی این پوشش ها با آزمون پتانسیودینامیک از دستاورد دیگر این پژوهش پرده برداری کرد که رسیدن به پوششی با پایداری و مقاومت به خوردگی بالا بود. بررسی اثر ضخامت بر روی رفتار خوردگی پوشش های dlc و (ti,al)cn/dlc نیز نشان داد که هر دو پوشش در ضخامت های پایین مقاومت به خوردگی بهتری دارند. مقایسه ی رفتار تریبولوژیک و خوردگی پوشش های کربنی با پوشش تجاری ticn و فولاد زنگ نزن 316 که به ترتیب به داشتن خواص سایشی و خوردگی مطلوب شهره اند، نشان داد که پوشش های (ti,al)cn/dlc خواص تریبولوژیک و خوردگی فوق العاده ایی داشته و می توانند کاندایدای مناسبی جهت کاربرد به عنوان پوشش در ساخت قطعات حساس مهندسی باشند.