TiBn kaplama ince filmin yapısal ve mekanik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

TiBN kaplamalar, ultra sert kaplamalar için ümit verici özellikler göstermektedir. Sert kaplamaların en büyük dezavantajı film-taban malzeme adezyonunun yeterince güçlü olmamasıdır. TiBN kaplamaların gösterdiği yüksek adezyon ve sertlik değerleri bu filme olan ilgiyi artırmıştır. Bu çalışmada; dengelenmemiş manyetik alanda sıçratma yöntemiyle büyütülen TiBN filmlerin yapısal ve mekanik özellikleri incelenmiştir. TiBN filmler AISI D2 soğuk iş takım çeliği ve cam levhalar üzerine CFUBMS yöntemi ile kaplanmıştır. Filmlerin yapısal özellikleri XRD ve SEM cihazları ile analiz edildi. Mekanik özelliklerin tespiti için mikrosertlik ve nanosertlik cihazları kullanıldı. Kaplamaların adezyon (yapışkanlık) özellikleri scratch (çizik) test cihazı ile analiz edildi. Elde edilen sonuçlar değişken kaplama parametrelerine (azot akış oranı, çalışma basıncı, taban malzemeye uygulanan voltaj) göre değerlendirildi. Sıçratma yöntemi ile kaplanan TiBN filmler yoğun ve kolonsal bir yapı sergilediler. D2 soğuk iş takım çeliği üzerine büyütülen TiBN filmlerde baskın olarak TiB2 (101) fazı, daha az belirgin olan TiN (200) ve yansıma vermeyen amorf BN fazları elde edildi. Scratch (çizik) test sunucu filmlerden elde edilen en yüksek kritik yük değeri (Lc) yaklaşık 102N olarak tespit edildi. Azot akış oranının düşük olduğu kaplama şartlarında en yüksek sertlik değerleri ve en yüksek elastiklik modülü değerleri elde edildi. Bununla birlikte sabit bias değerlerinde azot gazı akış oranı arttıkça filmin kalınlığının arttığı gözlemlendi ve en yüksek film kalınlığı 2 µm olarak 0,22 azot akış oranında elde edildi.

TiBN coatings shows encouraging properties for ultra hard coatings. The greatest disadvantage of hard coatings is not strong enough adhesion between film-substrate. High adhesion and hardness of TiBN coatings increased interest in this films.In this study;we investigated structural and machenical properties of TiBN coatings that deposited by CFUBMS.TiBN films were deposited on AISI D2 cold work tool steel and silicon wafers by CFUBMS.The structural properties of films were analyzed by XRD and SEM. For determination of mechanical properties were used micro hardness and nano hardness tester. Adhezyon properties of coatings are analyzed with scratch tester.TiBN films deposited by sputtering exhibited dense and a columnar structure. From TiBN films at the nanocomposite structure were obtained TiB2 (101)phase as dominant, TiN(200) as less specific and amorphous BN phases does not reflect. The highest critical load obtain with scratch test results were identified as 102N. The highest hardness and highest elastic module values were obtained at the lowest nitrogen flow rate. However, at he same bias voltage, the thickness of the film increasing when the nitrogen flow rate increase and the highest film thickness was found as 2µ at the 0,22 nitrogen flow rate.