CrN Kaplanmış AISI 52100 Çeliğinin Atmosfer ve Vakum ortamlarında Aşınma Davranışının İncelenmesi

Yıl 2019, Cilt: 8 Sayı: 1, 118 - 131, 12.03.2019

Levent Kara

https://doi.org/10.17798/bitlisfen.443446

Öz

Bu çalışmada
farklı taban malzeme bias gerilimleri uygulanarak üretilen CrN kaplamalarının
morfolojik, yapısal, kimyasal ve aşınma dayanımı özellikleri incelenmiştir.
Sanayide yaygın bir şekilde kullanılan AISI 52100 çeliği taban malzeme olarak
seçilmiştir.  Kaplama yöntemi olarak
fiziksel buhar biriktirme yöntemi kullanılmıştır. Kaplamaların morfolojik
özellikleri taramalı elektron mikroskobu kullanılarak incelenmiştir.
Kaplamaların kristolografik yapıları X ışını difraksiyonu yöntemi kullanılarak
analiz edilmiştir. Kaplamaların kimyasal bileşenleri EDS analizi ile
incelenmiştir. Kaplamaların aşınma dayanımı özellikleri 5x10^-3 mbar
vakum ve normal atmosfer ortamlarında sabit hız, süre ve yük deney
parametrelerinde disk üzeri bilye deney düzeneği kullanılarak incelenmiştir.
Aşınma hacimleri temassız optik profilometre ile ölçülmüştür. Aşınma
mekanizmaları aşınma izlerinden alınan SEM ve EDS analizleri ile karakterize
edilmiştir.

Yapılan aşınma
deneylerinden atmosfer şartlarında CrN kaplanmış bütün numuneler, kaplanmamış
numunelere göre daha düşük aşınma miktarına sahip olduğu gözlenmiştir. Atmosfer
koşullarında en düşük aşınma miktarı, taban malzemelere 200 Volt bias uygulanan
numunelerden elde edilirken, vakum ortamında en düşük aşınma miktarı taban
malzemelere 100 Volt bias gerilimi uygulanan numunelerden elde edilmiştir.
Atmosfer ortamında aşınma mekanizması bütün numunelerde oksidatif ve abrazif
olarak gözlemlenirken, vakum ortamında aşınma mekanizması adhezif olarak
gözlenmiştir. 

Anahtar Kelimeler

Fiziksel Buhar Kaplama, Vakum, Aşınma

Kaynakça

• 1. Lin J., Sproul W.D., Moore J.J. 2012. Tribological behavior of thick CrN coatings deposited by modulated pulsed power magnetron sputtering. Surface and Coatings Technology, 206(8): 2474-2483.
• 2. Pakala M. Lin R.Y. 1996. Reactive sputter deposition of chromium nitride coatings. Surface and Coatings Technology, 81(2): p. 233-239.
• 3. Vite M., Moreno-Rios M.., Hernandez E. A., Laguna-Camacho J. R. 2011. A study of the abrasive resistance of sputtered CrN coatings deposited on AISI 316 and AISI H13 steel substrates using steel particles. Wear, 2011. 271(9): p. 1273-1279.
• 4. Zhou F., Chen K., Wang M., Xu X., Meng H., Yu M., Dai Z. 2008. Friction and wear properties of CrN coatings sliding against Si3N4 balls in water and air. Wear, 265(7): p. 1029-1037.
• 5. Ruden A., Parra E. R., Paladines A. U., Sequeda F. 2013. Corrosion resistance of CrN thin films produced by dc magnetron sputtering. Applied Surface Science, 270: p. 150-156.
• 6. Qi Z., Wu Z., Zhang D., Wei B., Wang J., Wang Z. 2017. Effect of sputtering power on the chemical composition, microstructure and mechanical properties of CrNx hard coatings deposited by reactive magnetron sputtering. Vacuum, 145: p. 136-143.
• 7. Hurkmans T., Lewis D. B., Paritong H., Brooks J. S., Münz W. D. 1999. Influence of ion bombardment on structure and properties of unbalanced magnetron grown CrNx coatings. Surface and Coatings Technology, 114(1): p. 52-59.
• 8. Mayrhofer P.H., Tischler G., Mitterer C. 2001. Microstructure and mechanical/thermal properties of Cr–N coatings deposited by reactive unbalanced magnetron sputtering. Surface and Coatings Technology, 142-144: 78-84.
• 9. Tu J.-N., Duh J.-G., Tsai S.Y. 2000. Morphology, mechanical properties, and oxidation behavior of reactively sputtered Cr–N films. Surface and Coatings Technology, 133-134: 181-185.
• 10. Bertrand G., Savall C., Meunier C. 1997. Properties of reactively RF magnetron-sputtered chromium nitride coatings. Surface and Coatings Technology, 96(2): 323-329.
• 11. Singh S.K., Chattopadhyaya S., Pramanik A., Kumar S. 2018. Wear behavior of chromium nitride coating in dry condition at lower sliding velocity and load. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 96(5): 1665-1675.
• 12. Grasser S., Daniel R.., Mitterer C. 2012. Microstructure modifications of CrN coatings by pulsed bias sputtering. Surface and Coatings Technology, 206(22): 4666-4671.