Ark fiziksel buhar biriktirme yöntemiyle nanokompozit Mo-N-Cu kaplamaların üretimi ve karakterizasyonu
Production of Mo-N-Cu nanocomposite coatings by arc physical vapour deposition technique and their characterization
- Tez No: 114276
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA ÜRGEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2001
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 151
Özet
ARK FİZİKSEL BUHAR BİRİKTİRME YÖNTEMİYLE NANOKOMPOZİT Mo-N-Cu KAPLAMALARIN ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU ÖZET Sertlik, malzemenin deformasyona karşı gösterdiği direncin bir ölçüsüdür. Bir malzemenin üst sertlik limiti, kristal yapısının rijitliği ile tanımlanabilir. Atomların yüksek koordinasyon sayıları, bağların kovalent karakterde olması atomlararası mesafenin kısalığı malzemelerin rijititesini etkileyen temel faktörlerdir. Gelişen teknoloji giderek mukavemeti daha yüksek, daha sert, yüksek sıcaklıklara dayanıklı ve tok malzemelere ihtiyaç duymaktadır. FBB ve KBB yöntemleri ile yapılan sert seramik kaplama teknolojisi uzun yıllardır tribolojik amaçlı kaplama üretiminde kullanılmaktadır. Geçiş demetlerinin nitrürleri (TİN, CrN, ZrN, HfN) çok yaygın kullanım alanına sahiptirler. Teknolojinin daha sert kaplamalara ihtiyaç duyması daha ağır koşullarda çalışabilen (TiAI)N, Ti(CN) gibi çok bileşenli kaplamalar ve TiC/TiB2 gibi çok katlı kaplamalar gelişmesine yol açmıştır. Çok sert kaplamaların üretiminde yeni yaklaşımlar söz konusudur. Süperlatis ve nanokompozit kaplamalar son yılların popüler araştırma konuları arasında yer almaktadır. Bu yaklaşımlarda çok ince katmanlı yapılarla veya birbiri içinde çözünürlüğü olmayan birden fazla fazın bulunduğu kaplamalar ile kaplamaların tane boyutları küçültülmekte ve çok farklı mekanik, optik ve elektriksel özellikler elde edilebilmektedir. Nano yapılarda tane sınırında bulunan atomların hacimsel oranı mikron boyutundaki tanelere göre çok yüksektir. Bu yüzden bu kaplamaların davranışlarını tane sınırlarının özellikleri belirlemektedir. Nanokompozit üretiminde iki temel yaklaşım söz konusudur. 1. Birbiri içinde çözünürlüğü bulunmayan iki fazdan oluşan nanokompozit kaplamalar, örneğin : nc-TiN/a-Si4N4/a-TiSi2-nc-TiSİ2. 2. Birbiri içince çözünürlüğü bulunmayan sert ve yumuşak fazdan oluşan nanokompozit kaplamalar, örneğin : Zr-Cu-N, Cr-N-Cu, Ti-Cu-N ve Al-Cu-N. İkinci yaklaşım sert/yumuşak faz kombinasyonunun sert/sert faz kombinasyonuna göre çok fazla olması avantajına sahiptir. Bu çalışmada Mo-N-Cu kaplamasından oluşan sert-yumuşak faz nanokompozit sistemi incelenmiştir. 5-MoN ve y-Mo2N kaplamaları diğer nitrür kaplamalarla karşılaştırıldıklarında (örneğin: TiN, CrN, ZrN) çok daha yüksek sertlik değerlerine sahiptirler. Nanokompozit kaplamalarda sertlik, nanokompozitin orijinal nitrür kaplamasına ilave olarak çok yüksek değerlere çıkması S-MoN ve y-Mo2N kaplama sistemlerinden nanokompozit kaplama üretimini araştırılmaya değer bir konu haline getirmektedir. XIIIMo-N-Cu Sistemi Kaplama İşlemi Kaplama Koşullarında Bakırın kararlılığı Ekstrem koşullarda bakırın nitrürlerinin oluştuğu bilinmektedir. Bu çalışmada kullanılan kaplama koşullarında, bakırın nitrür oluşturma olasılığının incelenmesi amacıyla bazı deneyler yapılmıştır. Bu deneylerden elde edilen verilere göre Mo-N- Cu kaplama koşulları olarak kullanılan 0.2 ve 1 Pa N2 basınçlarında ve 300 °C nin üzerineki sıcaklıklarda bakır nitrür fazı oluşmamaktadır. Taban malzemesi olarak YHÇ kullanılmıştır. Taban malzemeleri Ra=0.09 u.m yüzey pürüzlülüğü elde edilene kadar parlatılmıştır. Taban malzemeler parlatmanın ardından sıcak alkali temizleme banyosunda ultrasonik olarak temizlenmiş ve ardından trikloretilen içerisinde kurutulmuştur. Bakır ve molibden katodlar kaplama sisteminde birbirleri ile yaklaşık 90° açı yapacak şekilde yerleştirilmişlerdir. Mo-N-Cu sisteminde homojen bir kaplama elde edebilmek amacıyla taşıyıcı sistemi 3,65 devir/dakika hızda döndürülmüştür. Taban malzemelerin hedeflenen sıcaklığa ısıtılması parçalara -1000 V bias voltajı uygulanarak Mo metal iyon bombardımanı ile sağlanmıştır. Yapılan kaplamalarda sadece bakır katod akımı değiştirilerek değişik oranlarda bakır içeren kaplamalar üretilmiştir. Katod akımınlarında teknik kısıtlamalar nedeniyle 50 A' in altına inilememektedir. Bu yüzden kaplama yapısındaki bakır oranını daha da düşürmek için bakır katod önüne delikli bir fılitre yerleştirilmiştir. Kaplama yapısına ve özelliklerine sadece bakırın katkısını gözlemek amacıyla sadece bakır katod akımı değiştirilmiş diğer kaplama koşullan sabit tutulmuştur. Bu değişik bakır oranlarına sahip Mo-N-Cu kaplamalarının üretimini mümkün kılmıştır. Üretilen kaplamaların kaplama koşulları ve bakır içerikleri Tablo 1' de verilmiştir. Kaplama yapısında bulunan sıvı bakır damlacıkları kaplamaların x-ışınları difraksiyon çalışmalarında bakırın yapısı hakkında bilgi alınmasını zorlaştırmaktadır. Sıvı damlacıkların bulunmadığı kaplamalarda bakırın yapısını incelemek amacıyla manyetik sıvı damlacık filtresi kullanılarak yeni Mo-N-Cu kaplamalar üretilmiştir. XIVKaplamaların Yapıları ve Morfolojileri: X-ışınları difraksiyon incelemeleri CuKa radyasyonu kullanılarak ince film modunda çalışan x-ışınları difraktometresi (giriş açısı 1°) ile yapılmıştır. Kaplamalardaki tane boyutları Scherrer formülü kullanılarak hesaplanmıştır. XRD çalışmaları göstermektedir ki :. 1 Pa N2 basıncında üretilen kaplamalarda hegzagonal S-MoN fazı oluşmuştur.. 1 Pa N2 basıncında üretilen kaplamalara bakır ilavesi ile; ¦ Tane boyutlarının küçüldüğünü gösteren XRD piklerinde genişleme gözlenmiştir (Şekil 1). ¦ Basma gerilmelerinin bir göstergesi olarak değerlendirilen S-MoN fazı piklerindeki negatif yönde kaymalar, kaplama yapısına bakırın girmesi ile beraber pozitif yönde kayarak orijinal pik yerlerine gelmiştir. Bu değişim, kaplama yapısında iç gerilmelerin düşmesinin bir göstergesi olabilir. ¦ S-MoN kaplamalarında gözlenen tercihli yönlenme yapıya bakır ilavesi ile yok olmaktadır. ¦ Bakır ilavesi ile beraber kaplama yapısında y-Mo2N fazı belirmeye başlamıştır.. 0.2 Pa N2 basıncında üretilen kaplamalarda kübik y-Mo2N fazı oluşmuştur.. 0.2 Pa N2 basıncında üretilen kaplamalara bakır ilavesi ile; ¦ XRD pikleri genişlemiştir fakat bu genişleme S-MoN fazındaki kadar belirgin değildir. Bu durum y-Mo2N kaplamaların orijinal küçük tane boyutuna bağlanabilir (Şekil 1). ¦ Kaplamalara bakır ilavesi ile 28 değerlerinde bir kayma gözlenmemiştir. ¦ Kaplama yapısına çok az miktarda bakır girişi (% 1 Cu) tercihli yönlenmenin yok olmasına neden olmaktadır. Manyetik sıvı damlacık filtresi kullanılmadan yapılan kaplamalarda şiddeti yüksek ve dar bakır pikleri gözlenmiştir. Bu piklerin kaplama yüzeyindeki sıvı bakır damlacıklarından kaynaklandığı düşünülmektedir. Bu pikler, kaplama yapısına giren bakırın yapısı hakkında hiçbir bilgi vermemektedir. Manyetik sıvı damlacık filtresi ile üretilen kaplamaların x-ışınları difraksiyon incelemeleri kaplamadaki bakırın yapısı hakkında önemli bilgiler vermiştir. Her iki koşulda üretilen kaplamada da yaklaşık % 10 (at) bakır içeriğine kadar bakır piki gözlenmemiştir. Bu orandan sonra ise çok zayıf şiddette ve geniş bakır pikleri gözlenmiştir. Bu bilgiler, % 10 (at) bakır oranının altında bakır piklerinin gözlenmesinin mümkün olmadığını göstermiştir. Bu durum bakırın kaplama içerisinde amorf veya nanokristalin yapıda olduğunun bir göstergesi olabilir. Taramalı elekron mikroskobu ile yapılan kırık yüzey incelemelerinde, bakır içermeyen S-MoN kaplamada ZONE T yapısına uyan boşlukların bulunduğu tipik kolonsal yapı gözlenmiştir. y-Mo2N fazının bulunduğu kaplamada ise kolonların belli olduğu daha yoğun bir yapı gözlenmiştir. y-Mo2N kaplamalar ZONE II yapısına uymaktadırlar. Her iki kaplamada da bakır oranının artması yapının daha yoğun hale gelmesine, kolonsal yapının giderek yok olmasına ve kristalin yapının belirsizleşmesine yol açmaktadır. XV40 35 E ^25 3 >» O m O C n 20 15 10 5 10 15 % Cu (at) 20 25 30 Şekil 1. 1 Pa ve 0.2 Pa azot basınçlarında üretilmiş Molibden nitrür kaplamaların tane boyutlarının kaplamadaki bakır oranına göre değişimi. Kaplamaların Sertliği: Sertlik ölçümleri, 0.2 mN yük ve 0.01 nm derinlik hassasiyetine sahip Fischer Ultra Mikrosertlik cihazında yapılmıştır. Kaplamaların yükten bağımsız sertliklerini belirlemek için ölçümler, 10-15-20 ve 25 mN maksimum yüklerde Vickers uç kullanılarak yapılmıştır. Maksimum yük 120 kademede 0,5 saniye aralıklarla uygulanmış ve aynı şekilde azaltılmıştır. Ucun batma derinlikleri kimi kaplama kalınlıkları için yüksektir. Kaplama kalınlığının 1/7 sinden daha fazla batma derinliğine sahip ölçümler değerlendirmeye alınmamıştır, ölçümler sırasında numune yüzeyinden homojen olarak 45 ölçüm alınmış bu ölçümlerin hatalı olanları atılarak geriye kalan doğru ölçümlerin ortalaması alınmıştır. En yüksek sertlik % 3.04 (at.) bakır içeren S-MoN-Cu kaplamasında elde edilmiştir. Bu kaplamanın sertliği 15 mN maksimum yük altında 5657,7 +/- 148 kg/nrım2 olarak bulunmuştur. Bu değere ulaşan kaplama çok sertkaplama grubuna girmektedir. Kaplamaların sertliği bakırsız kaplamadan bakır oranının yükselmesi ile birlikte % 3.04 Cu (at.) değerine kadar yükselmekte daha sonra düşmeye başlamaktadır. En yüksek bakır içeren kaplamada sertlik aynı kaplamanın bakırsız olanına göre daha düşük değerlere gelmektedir. Saf y-Mo2N kaplamasında da benzer durum gözlenmiştir. En yüksek sertlik % 3.26 Cu at. içeren y-Mo2N kaplamasında elde edilmiş ve 15 mN maksimum yükte 4470 kg/mm2 olarak bulunmuştur. Kaplamadaki bakır oranının artması (~%3.26 Cu at.' e kadar) kaplama sertliğinin artmasına daha sonra ise bakırsız kaplamadan bile daha düşük değerlere gelmesine yol açmaktadır. H3/E2 oranı malzemelerin plastik deformasyona karşı gösterdiği direncin göstergesi olarak kullanılmaktadır. Bu oran arttıkça malzemelerin yüklemeler altında plastik deformasyona karşı direncinin yükseldiği kabul edilmektedir, iki basınç grubunda üretilen aynı sertliğe sahip kaplamaları kıyasladığımızda, 0.2 Pa basınçta üretilen XVItane boyutu küçük olan kaplamalarda H3/E*2 (E*=E/(1-v2), (E: Elastik modül, v: possion oranı) oranı daha yüksektir Rockwell C Testi Mo-N-Cu sistemi kaplamaların yapışma özelliklerini incelemek amacı ile elmas Re ucu ile 100 N yük uygulanarak kaplanmış numuneler üzeründe Rockwell C izleri oluşturulmuştur. Oluşan izleri optik mikroskopta gözlenerek kaplamanın taban malzemeye iyi yapışıp yapışmadığına karar verilmiştir. Hiç bir kaplamada taban malzemeden ayrılmalar olmamıştır. Sadece en sert kaplama olan 1 Pa basınçta üretilmiş % 3.04 (at) bakır içeren kaplamada kaplamada içinde kırılmalar ve tabaka biçiminde atmalar olmuş ama taban kaplama malzemeden ayrılmamıştır. Bu Çalışmanın Sonuçları Göstermektedir ki: a. Katodik ark FBB yöntemi ile MoN kaplamalara bakır ilave ederek nanokompozit kaplamaların üretimi mümkündür. b. 8-MoN kaplamasında tane boyutu 35 nm ve y-Mo2N kaplamasında tane boyutu 15 nm' dir. Eğer bu tane boyutları kaplamalara bakır ilavesinden önce başlangıç değeri olarak değerlendirilirse, Mo-N-Cu nanokompozit kaplamaları çok küçük ve küçük taneli nanokompozit kaplamalar olarak iki ayrı gruba ayırabiliriz. c. S-MoN ve y-Mo2N fazlarında kaplamalara bakır ilavesi tane boyutunu küçültücü bir etki yapmaktadır. Bu etki 8-MoN kaplamalarda y-Mo2N kaplamalara göre daha belirgindir. d. Bakır ilavesi ile her iki kaplamada da gözlenen tercihli yönlenme yok olmaktadır. e. Basma gerilmelerinin bir göstergesi olarak değerlendirilen 8-MoN fazı piklerindeki negatif yönde kaymalar kaplama yapısına bakırın girmesi ile beraber pozitif yönde kayarak orijinal pik yerlerine gelmiştir. Bu değişim, kaplama yapısında iç gerilmelerin düşmesinin bir göstergesi olabilir. f. Her iki kaplamada da bakır oranının artması yapının daha yoğun hale gelmesine, kolonsal yapının giderek yok olmasına ve kristalin yapının belirsizleşmesine yol açmaktadır. g. Her iki koşulda üretilen kaplamada da yaklaşık % 10 (at) bakır içeriğine kadar bakır piki gözlenmemiştir. Bu orandan sonra ise çok zayıf şiddette ve geniş bakır pikleri gözlenmiştir. Bu durum bakırın kaplama içerisinde amorf veya nanokristalin yapıda olduğunun bir göstergesi olabilir. h. Mo-N-Cu nanokompozit kaplamalarda en yüksek sertlik değerini elde etmek için: ¦ Tane boyutu ve bakır miktarları birbirinden bağımsız olarak kaplama sertliğini etkilememektedirler. ¦ Yüksek sertlik elde etmek için kaplamalar belirli bir tane boyutunda belirli bir bakır oranına sahip olmalıdırlar. ¦ Kaplamalardaki tercihli yönlenme kaplamanın sertliğine olumlu yönde etki yapmaktadır. i. Kaplamaların plastik deformasyona direncini ifade eden H3/E*2 oranı, aynı sertlik değerinde 0.2 Pa N2 basıncında üretilen kaplamada 1 Pa N2 basıncında üretilen kaplamaya göre daha yüksektir. XVII
Özet (Çeviri)
PRODUCTION OF Mo-N-Cu NANOCOMPOSITE COATINGS BY ARC PHYSICAL VAPOUR DEPOSITION TECHNIQUE AND THEİR CHARACTERISATION SUMMARY Hardness can be defined as resistance to deformation of a material. Upper hardness limit of a material is related to its crystal structure rigidity. Coordination number of atoms, bonding character, and inter atomic ranges are the basic factors affecting the rigidity of materials. Developments in technology require materials presenting high strength, hardness and toughness, and preserving their stability in high temperature conditions. PVD and CVD, hard ceramic coating technologies are used İn tribological applications for a long time. As hard ceramic coatings, nitrides of transition elements (TiN, CrN, ZrN, HfN) have wide application areas. High hardness requirements in applications leads ceramic coating producers to develop multi component (such as (TiAl)^ Ti(CN)) and multi layer coatings (such as TiC/TiB2) functioning in hard working conditions. There are some new approaches to produce superhard coatings. Such as superlattice and nanocomposite coatings. Mechanical, optical and electrical properties of coatings can be improved by depositing ultra thin coating layers or producing multi component coatings, composed of elements that does not have solubility in each other. In nanosized structures the volume percentage of atom at grain boundaries are very high compare to micron sized structures. Thus the behaviour of these coatings is mainly determined by the properties of grain boundaries. There are mainly two approaches for the production of nanocomposite coatings. 1. Two hard immiscible phases. Such as nc-TiN/a-Si4N4/a-TiSİ2-nc-TiSi2. 2. One hard and one soft immiscible phases. Such as Zr-Cu-N, Cr-N-Cu, Ti-Cu- N and Al-Cu-N. The second approach has the advantage of being applied in an extended combinations when compared to hard-hard nanocomposites due to their limited production opportunities. In this work a hard-soft nanocomposite coating system composed of Mo-N-Cu is studied. 8-MoN and y-Mo2N coatings have very high hardness compared to most of the nitride coatings, such as TiN, CrN, and ZrN. Since the hardness is increased dramatically in nanocomposites when compared to their nitrides, 8-MoN and y-Mo2N coating systems become first candidate to investigate production of nanocomposite coatings from these systems. XVIIICoating Process for Mo-N-Cu system Stability of Cu Under the Deposition Conditions Cu is known to be able to form nitrides under extereme conditions. In order to investigate the possibility of copper nitride formation under the deposition conditions utilized in this study, a series of experiments are conducted. The results of these experiments showed that, copper nitrides did not form under the deposition conditions used in this study, namely 0.2 and 1 Pa N2 pressures and above 300 °C. High speed steel (HSS) is used as a substrate in all coatings. Substrates are subjected to a polishing procedure until Ra=0.09 jim surface roughness value. After polishing, substrates are cleaned in alkaline bath ultrasonically and immediately after they are dried in trichloretlylene. Copper and Molibdenum cathodes are placed in coating systems to make an angle of approximately 90° with each other. The system that holds the substrates rotated with relatively high speed (3.65 RPM) in order to ensure the homogenous composition of the coatings. Heating of the substrates to the desired coating temperature is achieved by Mo metal ion bombardment by application of -1000 V bias to the substrates. Different coatings are produced by changing only copper cathode current to obtain coatings having different copper ratios. However it was not possible to lower the copper cathode current below 50 A, due to technical limitations. Thus in order to reduce copper content further a filter is placed in front of the copper cathode. To observe the effect of copper in the structures and properties of coating, copper cathode current is selected to be the only variable in the system, the other variables are held constant. This made possible the production of Mo-N-Cu coatings with different copper contents. The coating conditions and copper ratios in coating produced are given in Table.1 XIXThe droplets In the coating structure makes difficult to get information about the state of copper during x-ray diffraction studies. In order to be able to see the structure, free of copper droplet, new Mo-N-Cu coatings are produced by using magnetic droplet filter. Structure and Morphology of the Coatings. The XRD investigations are made in thin film mode of the diffractometer (angle of incidence 1°) by using CuKa radiation. The grain size of the coatings are calculated by Scherrer formula. The XRD investigations revealed that:. The coatings produced at 1 Pa N2 pressure are hegzagonal 5-MoN phase.. By the addition of copper to the coatings formed at 1 Pa N2 pressure: ? XRD peaks are broadened showing a decrease in grain size (Figure 1) ? The negative shift in 8-MoN coating which is an indication of compressive stress in these films shifted back to its original position by the increase of copper in the film. Thus indicating of stress reduction in the film. ? Preffered orientation observed in 8-MoN coating diminishes by the addition of copper in the film. ? By the increase of copper in the film, y-Mo2N phases started to appear.. The coatings produced at 0.2 Pa N2 pressure are cubic y-Mo2N phase.. By the addition of copper to the coatings formed at 0.2 Pa N2 pressure: ? XRD peaks are broadened; however the broadening was not evident as in the case of 8-MoN coatings. This can be attributed to the original small grain size of y-Mo2N coatings (Figure 1). ? A shift to the original 29 value is not observed by the addition of copper to the coatings. ? A very small amount of copper (%1 Cu) was sufficent to diminish the preferred orientation in the films. Sharp and narrow copper x-ray peaks are observed in the coatings produced by cathodic arc PVD without using the magnetic droplet filter. It is believed that, these peaks aroused from the droplets in the coating. These peaks can not give any information on the structure of copper in the coating. X-ray diffraction studies of the coatings produced by using magnetic droplet filter gave important information about copper in the coating. Copper peaks are not observed until the % 10 (at) copper ratio in both of the coating system. Low intensity and very broad copper peaks observed above this ratio. These results indicated that is was not possible to observe copper peaks below 10 (at) % Cu. This may be an indication of amorphous or nanocrystaline copper in the coating. In scaning electron microscopy analyses on fractured surfaces, typical columnar structures with voids which matches to Zone T structures has been observed in 8- MoN coating. In coatings with y-Mo2N phase, a dense structure was observed with clear columnar structure. y-Mo2N coatings matched with Zone II structure. In both of the coatings an increase in copper content resulted in a dense structures. At high copper contents a featureless structure is observed on fracture cross sections of the films. XX40 35 30 E" OT = 25 o N 55 20 ğ 15 O 10 ?y ? (1 Pa) Delta MoN (200) ? (1 Pa) Gamma Mo2N (111) A (0.2 Pa) Gamma Mo2N (200) A A 10 15 % Cu (at) 20 25 30 Figure 1. The variation of the grain size - copper content of the molybdenum nitride coatings produced under 1 Pa and 0.2 Pa pressure. The hardness of coatings Hardness measurements were made using Fischer Ultra Microhardness with a sensitivity of 0.2mN load and 0.01 nm depth. All measurements were done at 10-15- 20 and 25mN loads using Vickers tip to determine the load independent hardnesses. Loading and unloading is done in 120 stages in 0.5 seconds. The indentation depth of the tip can be high in some coatings. Therefore, hardnesses with indentation depths higher than the 1/7 of coating thickness is not considered in the evaluation. In all measurements, 45 measurements were taken from sample surfaces homogenously and the average of the measurements were calculated by not inluding the measurements which deviated a lot. The highest hardness value is obtained in the 8-MoN-Cu coating with 3.04 % (at). The hardness of this coating is found to be 5657,7 +/- 148 kg/mm2 at 15mN. This coating is known as super hard coatings. The hardness of the coating increases with the addition of copper until 3.04% Cu, it starts decreasing after then. The hardness values are lower in coatings with the highest copper content, in comparison to the coatings without copper. Similar results are observed in pure y-Mo2N coatings. The highest hardness value is found to be 4470 kg/mm2 at 1 5mN load. The H3/E2 ratio is used as an indication of the resistance of plastic deformation of the materials. It has been accepted that, the increase of the ratio indicate to the increase of the resistance of plastic deformation of the materials. When we compare the coatings produced at different nitrogen pressures with the same hardness values, H^E*2 (E*=E/(1-v2), E: Elastic modulus v: possion ratio) ratio is high in the coating that has small grain size and produced under 0.2 Pa pressure. XXIRockwell C Test In order to investigate the adhesion properties of Mo-N-Cu coatings, an indentation is formed by using diamond Re indentor at normal load of 100 N. It is decided whether the adhesion of the coating to the substrate is sufficient or not by observation of the indentations with optical microscope. None of the coatings spalled out from the substrate after indentation. The delamination of the hardest coating containing % 3.04 (at) copper produced under 1 Pa pressure is observed but there was still continious coating on the surface. The Results of This Study Revealed That: a. It is possible to produce nanocomposite coatings by addition of copper to MoN films by using cathodic arc PVD technique. b. S-MoN coatings has an average grain size of 35 nm and y-Mo2N coatings has an average grain size of 15 nm. If these grain size values have been taken as a starting values before addition of copper to the films, nanocomposite coatings can be divided into to two categories, namely very small grain sized and small grain sized nanocomposite coatings. c. By the addition of copper to the 5-MoN and y-Mo2N coatings has a grain size reduction effect. This effect is more obvious in 8-MoN compared to y-Mo2N coatings. d. Preffered orientation observed in both of the coatings diminishes by the addition of copper in the film. e. The negative shift in 8-MoN coating which is an indication of compressive stress in these films shifted back to its original position by the increase of copper in the film. Copper addition reduces the compressive stresses in the film. f. In both of the coatings an increase in copper content resulted in a dense structure. At high copper contents a featureless structure is observed on fracture cross sections of the films. g. Copper peaks are not observed until the % 10 (at) copper ratio in both of the coating system. Low intensity and very broad copper peaks observed above this ratio. This may be an indication of amorphous or nanocrystaline copper in the coating. h. To obtain the highest hardness values in Mo-N-Cu coatings: ? The grain size and copper content of the films do not effect the hardness independently. ? To obtain high hardness, at a certain grain size certain amount of copper is necessary in the films. ? Preferred orientation has a beneficial effect on the hardness of the coatings. i. H3/E*2 ratio which is defined as the resistance of the film to plastic deformation, is higher at the same hardness values in the coatings produced at 0.2 Pa N2 pressure compared to the coatings produced at 1 Pa N2 pressure. XXII
Benzer Tezler
- Alaşım (MoCu), katot kullanarak (Mo-N-Cu) nanokompozit kaplamaların ark fiziksel buhar biriktirme yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of Mo-N-Cu, nanocomposite coatings deposited by arc pvd using (Mo-Cu) alloy cathode
MORTAZA MOHAMMADIMOGHANJOUGHI
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ÜRGEN
- TiN sert kaplamaların altlıklarıyla galvanik etkileşimlerinin incelenmesi
Investigation of the galvanic interactions between TiN hard coatings and substrate materials
BURÇAK AVCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA KAMİL ÜRGEN
- Ark-fbb yöntemiyle üretilen ultra-sert nanokompozit tialsin filmlerin karakterizasyonu
Characterization of super hard nanocomposite tialsin coatings deposited by arc-pvd process
FATİH ALPARSLAN SOYDAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. MUSTAFA ÜRGEN
- Ark fiziksel buhar biriktirme yöntemiyle ZrN kaplamaların farklı bias voltajlarında üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterisation of ZrN coatings by arc physical vapour deposition technique under different biasing voltages
OĞUZHAN GÜNDÜZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
Metalurji MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMetal Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF.DR. SERDAR SALMAN
- Ark fiziksel buhar biriktirme yöntemiyle Ti-B-N kaplamaların üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of Ti-B-N coatings by arc physical vapour deposition technique
ZEYNEP BURCU KOLOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA ÜRGEN