تاثیر میان لایه های فلزی بر چسبندگی رسوب فیزیکی بخار پوشش TiN بر روی فولاد تندبر

The influence of metallic interlayers on the adhesion of PVD TiN coatings on high speed steel

چکیده

تقریباً در تمامی کاربردها چسبندگی پوشش به زیرلایه برای عملکرد قطعه و طول عمر آن از اهمیت بالایی برخوردار است. به منظور افزایش این چسبندگی استفاده از میان لایه که اغلب تیتانیم می باشد، متداول است. در این پژوهش هفت میان لایه فلزی مختلف شامل تنگستن، مولیبدن، نیوبیوم، کروم، تیتانیم، نقره و آلومینیم با توجه به اثر آنها بر چسبندگی پوشش های رسوب فیزیکی بخار TiN به فولاد تندبر پولیش شده ASP 2060 مورد ارزیابی قرار گرفته است. هدف از این کار بررسی این موضوع می باشد که چگونه برخی خواص فیزیکی یک فلز بر قابلیت عملکرد آن به عنوان یک میان لایه فلزی تاثیر می گذارد.

نمونه های مورد نظر با استفاده از پاشش مگنترون dc برای میان لایه و پاشش مگنترون dc واکنشی برای پوشش TiN آماده سازی شدند. فرایند لایه نشانی هم شامل پیش عملیات و هم شامل عملیات درجای سطح زیرلایه به منظور حذف آلودگی های احتمالی بود. چسبندگی پوشش ها با دو روش مختلف مورد بررسی قرار گرفت: تست خراش و تست چسبندگی راکول.

نتایج نشان می دهند که اختلاف در سختی بین میان لایه های فلزی نسبت به اختلاف در مدول الاستیسیته آنها، بیشتر بر چسبندگی عملی تاثیر می گذارد. علاوه بر این، به منظور بهینه سازی چسبندگی، سختی میان لایه باید نزدیک به سختی زیرلایه باشد. این مطلب نیز بررسی شد که تنش ها هم در پوشش TiNو هم در میان لایه فلزی، به طور عکس بر ویژگی های چسبندگی تاثیر می گذارد. علاوه بر این، ضرورت میان لایه در پوشش TiN بر روی فولاد تندبر می تواند بعنوان نمونه مرجع چالش برانگیز باشد به طوری که نمونه بدون میان لایه ویژگی های چسبندگی قابل مقایسه با نمونه های حاوی بهترین میان لایه را در ارزیابی ما به همراه داشت.

جهت دانلود ترجمه تخصصی و فارسی این مقاله می توانید وجه آنرا پرداخت نموده و بلافاصله دریافت نمایید.

ABSTRACT

In nearly all applications the adhesion of the coating to the substrate is crucial for the components performance and length of life. To enhance the adhesion it is common to use a metallic interlayer, most often titanium. In this study seven different metallic interlayers, namely W, Mo, Nb, Cr, Ti, Ag and Al, have been evaluated with respect to their influence on the adhesion of PVD TiN coatings to polished high speed steel, ASP 2060. The purpose of this work is to investigate how some physical properties of a metal affect its capability to function as an adhesion interlayer.

Samples were prepared using dc magnetron sputtering for the interlayer and reactive dc magnetron sputtering for the TiN coating.The deposition process included both pre treatments and in situ treatments of the substrate surface in order to eliminate possible contaminations. The adhesion of the coatings was investigated with two different methods: scratch testing and Rockwell adhesion testing.

The results indicate that differences in hardness between the metallic interlayers influence the practical adhesion more than differences in Emodulus. Furthermore, in order to optimize adhesion, the hardness of the interlayer should be close to the hardness of the substrate. It was also suggested that stresses, both in the TiN coating and in the metallic interlayer, affect the adhesion properties negatively. In addition, the necessity of interlayer in TiN on HSS can be questioned as the reference samples, without interlayer, showed adhesion properties comparable to the highest ranked interlayer containing samples in our assessment.

 جهت دانلود رایگان نسخه لاتین این مقاله اینجا کلیک کنید .