مقايسه رفتار تريبولوژيكي پوشش‌هاي سخت Cr-Ti-N ايجاد شده توسط روش رسوب فيزيكي بخار با استفاده از قوس كاتدي

Comparison of tribological behaviors of PVD Cr–Ti–N coatings produced by cathodic arc evaporation technique

در اين تحقيق رفتار سايشي پوشش هاي Cr-Ti-N كه با كنترل جريان قوس كاتدي بر روي فولاد سرد كار ايجاد شده، مورد ارزيابي قرار گرفته است. بدين منظور از آزمون سايش لغزشي گلوله بر روي ديسك با استفاده از گلوله‌اي از جنس كاربيد تنگستن بر روي نمونه‌هاي فولادي پوشش داده شده در بارهاي اعمالي 5 ، 7 و 9 نيوتن در مسافت 500 متر در دماي محيط انجام گرفت. شناسايي فازهاي موجود در پوشش توسط روش پراش اشعه ايكس (XRD)و بررسي خواص مكانيكي توسط آزمون نانو هاردنس صورت پذيرفت. همچنين از ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) و آناليز تفكيك انرژي (EDX) جهت مطالعه سطوح سايش استفاده شد. نتايج حاصل نشان دهنده مقاومت سايشي بهتر پوشش‌هاي(Ti, Cr)N و TiN نسبت به پوشش CrN مي باشد. مقاومت سايشي پوشش هاي Cr-Ti-N وابسته به ميزان تيتانيوم بوده به طوري كه با افزايش آن، مقاومت سايشي پوشش افزايش مي يابد. سايش خراشان و تريبوشيمي به عنوان مهم‌ترين مكانيزم سايش در پوشش ها شناخته شد.

In the current study, (Ti, Cr)N coatings were deposited on the D6 tool steel substrates. Physical and mechanical properties of coatings such as microstructure, thickness, phase composition and hardness were evaluated. The friction and wear behavior of the coatings were investigated using ball-on-disc test under normal loads of 5, 7 and 9 N at sliding distance of 500 m, at room temperature. Phase compositions were studies by X-ray diffraction method. Mechanical properties were determined by nano-indentation technique. Scanning electron microscope and energy dispersive spectroscopy were utilized to investigate the microstructures and wear mechanisms. The results clarified that the wear resistance of (Ti, Cr)N and TiN coatings were better than CrN coating. Wear resistance of the Cr-Ti-N coatings was related to Ti content and increased with increasing Ti content. The dominant wear mechanisms were characterized to be abrasive and tribochemical.