Magnetron sıçratma yöntemi ile kaplanmış TiN filmlerin yapısal, mekanik ve tribolojik özellikleri üzerinde taban malzeme sıcaklığının etkisi

Abstract

Kesici takımların sertliğini ve aşınma direncini önemli derecede artıran Titanyum Nitrür (TiN) sert filmler çeşitli kaplama yöntemleri ile birçok farklı taban malzeme yüzeyine kaplanarak endüstrinin pek çok alanında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada, magnetron sıçratma yöntemi kullanılarak, farklı taban malzeme sıcaklıklarında D2 soğuk iş takım çeliğinin yüzeyine TiN filmler kaplanmıştır. Farklı taban malzeme sıcaklıklarının TiN filmlerin yapısal, mekanik ve tribolojik özelliklerine etkisi incelenmiştir. Filmlerin yapısal özelliklerini belirlemek için SEM ve XRD, sertliğini belirlemek için mikro sertlik test cihazı kullanılmıştır. Filmlerin adezyon ve aşınma özelliklerini belirlemek için sırasıyla çizik test cihazı ve pin-on-disk tribometre kullanılmıştır. Taban malzeme sıcaklığının artması ile birlikte artan film kalınlığı ve küçülen tane boyutu gözlemlenmiştir. TiN filmler D2 soğuk iş takım çeliğinin yüzey sertliğini önemli ölçüde artırmıştır. Artan taban malzeme sıcaklığı ile birlikte TiN filmlerin sertliği, adezyonu ve aşınma direnci önemli ölçüde artmıştır.

Titanium nitride (TiN) hard films, which significantly increase the hardness and wear resistance of the cutting tools, are widely used in many areas of the industry by coated them on the surface of many different substrates using various deposition methods. In this study, TiN films were coated on the surface of D2 cold work tool steel at different substrate temperatures using magnetron sputtering method. The effects of different substrate temperatures were investigated on the structural, mechanical and tribological properties of TiN films. SEM and XRD were used to determine the structural properties of the films and the microhardness tester was carried out to calculate the hardness value. Scratch tester and pin-on-disc tribometer were used to determine the adhesion and wear properties of the films, respectively. The increasing film thickness and smaller particle size were observed with the increase of the substrate temperature. TiN films has significantly increased the surface hardness of D2 cold work tool steel. The hardness, adhesion and wear resistance of TiN films increased significantly with the increasing substrate temperature.