ارزيابي خواص سايش دمابالا و دماپايين پوششهاي TiN رسوب داده شده در دماهاي مختلف

Evaluating the Properties of High-Temperature and Low-Temperature Wear of TiN Coatings Deposited at Different Temperatures

در اين پژوهش پوشش نيتريد تيتانيوم با استفاده از واكنش گرهاي TiCl4، N2، H2 و Ar روي فولاد AISI H13 بهوسيله فرايند پوشش‌دهي رسوب شيميايي بخار به كمك پلاسما ايجاد شد. پوشش­ ها در دماهاي مختلف زيرلايه (460، 480 و 510 درجه سانتي‌گراد) ايجاد شدند. آزمون سايش از نوع ساچمه بر روي ديسك براي تعيين مكانيزم سايش در دماي بالا (400 درجه سانتي‌گراد) و دماي پايين (25 درجه سانتي‌گراد) انجام گرفت. خواص و تركيب شيميايي پوشش با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي، پراش اشعه­ ايكس و ريزسختي­ سنجي مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج آزمون سايش در دماي محيط بر حسب نرخ سايش بيان شد. آزمون سايش در دماي محيط نشان داد كه پوشش TiN ايجاد شده در دماي 460 درجه سانتي‌گراد داراي كمترين ميزان كاهش وزن است و اين پوشش داراي بيشترين ميزان سختي است. بهترين مقاومت به سايش براي پوششي با بيشترين سختي (1800 ويكرز) است. مكانيزم سايش با تغيير دماي سايش تغيير مي‌كند. مشاهدات مسير سايش نشان داد كه سايش در دماي پايين به‌صورت خستگي سطحي است در حالي كه سايش در دماي بالا از نوع چسبان است.

In this research titanium nitride (TiN) films were prepared by plasma assisted chemical vapor deposition using TiCl4, H2, N2 and Ar on the AISI H13 tool steel. Coatings were deposited during different substrate temperatures (460°C, 480 °C and 510 °C). Wear tests were performed in order to study the acting wear mechanisms in the high(400 °C) and low (25 °C) temperatures by ball on disc method. Coating structure and chemical composition were characterized using scanning electron microscopy, microhardness and X-ray diffraction. Wear test result was described in ambient temprature according to wear rate. It was evidenced that the TiN coating deposited at 460 °C has the least weight loss with the highest hardness value. The best wear resistance was related to the coating with the highest hardness (1800 Vickers). Wear mechanisms were observed to change by changing wear temperatures. The result of wear track indicated that low-temprature wear has surface fatigue but high-temperature wear showed adhesive mechanism.