تاثير لايه مياني نيکل-فسفر بر چسبندگي و بارپذيري پوشش هاي رسوب فيزيکي بخار روي فولاد

STUDENT

DEGREE

YEAR

In this research, Evaluation of adhesion and loadbearing of physical vapor deposition nitride coating after applay interlayer nickel-phosphorus by electroless. for this intention disk samples with a diameter of 5 centimeter was prepard from CK45 steel and it was prepared to coating after do cycles heat treatment. The effect of type and temperature of thermal treatment on the substrate was investigated by hardness and wear tests. For Evaluation effect of interlayer, electroless Ni-P applied on samples for two thickness 5 and 20 micrometer. and then TiN/CrN/TiCrN nitride multilayer coating was deposited in two thickness 2 and 5 micron by cathode-arc industrial. Cross sections of the specimens were examined by scanning electron microscopy and thickness was examined. X-ray diffraction test was used to identify the type of phases and compounds of the coating and interlayer. Based on the X-ray diffraction pattern, the presence of chromium nitride and titanium in coatings and the Ni 3 P phase were confirmed in the structure of Ni-P electrons. Structural analysis and characterization of the coatings were performed by scanning electron microscopy, microscopy and optical microscopy. The study of tribological behavior, loading and adhesion of coatings was performed by using a pin on disk test, static loadbearing and Rockwell C adhesion test. The results showed that the presence of the interlayer of electroless nickel-phosphorus by reduce the difference between the hardness of the coating and the substrate would improve the adhesion and loadbearing of the PVD coating. The optimal thickness of the interlayer to achieve better loadbearing and adhesion properties based on experiment results was analyzed in this study; increase in the thickness of the interlayer layer up to 20 microns reduces the coefficient of friction of the coating and by increasing the adhesion of the coating to the interlayer, It improves wear resistance and loadbearing. Keywords: itride coatings, physical vapor deposition, nickel-phosphorus electroless, adhesion , loadbearing.

چکيده در اين تحقيق به بررسي بارپذيري و چسبندگي پوشش هاي نيتريدي رسوب فيزيکي بخار پس از اعمال لايه مياني نيکل- فسفر به روش الکترولس پرداخته شد. به اين منظور نمونه هايي به صورت ديسک با قطر 5 سانتي متر از جنس فولاد CK45 تهيه شد و پس از انجام چرخه هاي عمليات حرارتي، براي پوشش دهي آماده گرديد. تاثير نوع و دماي عمليات حرارتي بر زيرلايه به وسيله آزمون هاي سختي و سايش بررسي شد. براي بررسي نقش لايه مياني، پوشش الکترولس نيکل- فسفر در دو ضخامت اسمي 5 و 20 ميکرومتر روي نمونه ها اعمال شد و سپس پوشش چندلايه نيتريدي CrN/TiN/TiCrN به روش صنعتي قوس کاتدي در دو ضخامت 2 و5 ميکرون رسوب داده شد. مقطع عرضي نمونه ها توسط ميکروسکوپ الکتروني روبشي مورد بررسي قرار گرفت و ضخامت سنجي شد. جهت شناسايي نوع فازها و ترکيبات پوشش و لايه مياني از آزمون پراش پرتو ايکس استفاده گرديد. بر اساس الگوي پراش پرتو ايکس وجود نيتريد کروم و تيتانيوم در پوشش ها و فاز Ni 3 P در ساختار الکترولس نيکل- فسفر تأييد شد. آناليز ساختاري و مشخصه يابي پوشش ها به وسيله ميکروسکوپ الکتروني روبشي، ميکروسختي سنجي و ميکروسکوپ نوري صورت گرفت. بررسي رفتار تريبولوژي، بارپذيري و چسبندگي پوشش ها با استفاده از آزمون گلوله روي ديسک، بارپذيري استاتيک و آزمون چسبندگي راکول C انجام گرفت. نتايج نشان داد که حضور لايه مياني الکترولس نيکل- فسفر با کم کردن اختلاف بين سختي پوشش و زيرلايه منجر به بهبود چسبندگي و بارپذيري پوشش PVD مي شود. ضخامت بهينه لايه مياني براي دستيابي به خواص بارپذيري و چسبندگي بهتر، بر اساس يافته هاي آزمايشگاهي، در اين پژوهش مورد تحليل قرار گرفت؛ افزايش ضخامت لايه مياني تا 20 ميکرون موجب کاهش ضريب اصطکاک پوشش مي شود و با افزايش چسبندگي پوشش به لايه مياني، مقاومت سايشي و بارپذيري آن را بهبود مي دهد. کلمات کليدي: پوشش هاي نيتريدي، رسوب فيزيکي بخار، الکترولس نيکل- فسفر، چسبندگي، بارپذيري.