16581

16581

ايجاد پوشش نانوساختار بر پايه Ti-Al-Cr-N با روش لايه نشاني فيزيكي تبخير قوس كاتدي بر روي فولاد و بررسي خواص آن

كارشناسي ارشد

مهندسي نانو فناوري - نانو مواد

خرداد 1395

دكتر روح اله رحماني فرد

دكتر حسن علم خواه

فناوري هاي نوين

در اين پژوهش با استفاده از روش تبخير قوس كاتدي با دو منبع تبخيري مختلف، چهار نوع پوشش نيتريدي سخت بر پايه TiAlCrN بر روي فولاد زنگ نزن 304 ايجاد شدند. پس از مطالعات ساختار بلوري و بررسي خواص مكانيكي و سختي، پوشش-هاي ايجاد شده جهت بررسي رفتار خوردگي در محلول 5/3 درصد وزني نمك طعام تحت آزمون خوردگي امپدانس الكتروشيميايي و پلاريزاسيون پتانسيوديناميك قرار گرفتند. جهت ايجاد پوشش از دو منبع قوس كاتدي با نسبت جريان مختلف و با كاتد اوليه AlCr(70:30) و دو كاتد ثانويه Ti و TiSi(90:10) استفاده شد و پوشش هايي با تركيب شيميايي Ti37Al42Cr21N، Ti36Al41Cr20Si3N در جريان 60 آمپر كاتد ثانويه و تركيبات Ti56Al30Cr14N و Ti52Al30Cr14Si5N در جريان 80آمپر كاتد ثانويه حاصل شدند. نتايج آزمون نانوسختي حاكي از آن است كه افزايش 20 درصد اتمي Ti منجر به كاهش HV 200 در سختي پوشش شده است و همچنين افزودن Si به ساختار پوشش منجر به افزايش 700 تا HV 1000 سختي شده است. حضور عنصر Si در ساختار پوشش با افزايش فشردگي در ساختار، منجر به افزايش 17 برابري مقاومت خوردگي زيرلايه فولاد زنگ نزن 304 شده است. با افزودن 3 و 5 درصد عنصر Si به تركيب، مقاومت خوردگي پوشش ها نسبت به نمونه هاي بدون Si به ترتيب 35 و 78 درصد بهبود يافته است. همچنين نتايج حاكي از بروز خوردگي حفره اي در نمونه هاي پوشش داده شده و تاثير تركيب شيميايي بر رفتار خوردگي پوشش ها است. واژه‌هاي كليدي: لايه نشاني فيزيكي از فاز بخار، تبخير قوس كاتدي، پوشش نيتريدي، خوردگي.

1395/11/19

1/1/1900 12:00:00 AM

In this study, four types of TiAlCrN hard nitride coatings were deposited on Stainless Steel 304 using two different cathodic arc evaporation sources. Upon characterization of the structure an​d mechanical propertise, the EIS an​d potentiodynamic polarization corrosion test was performed in 3.5 wt% NaCl solution to investigate the corrosion behavior of the coatings. Coatings were deposited by varing two cathodic arc source arc current, we used AlCr(70:30) as primery cathode an​d Ti an​d TiSi(90:10) as secondary cathode. According to EDS results, composition of Coating in 60 A of secondry cathode are Ti37Al42Cr21N, Ti36Al41Cr20Si3N an​d Ti56Al30Cr14N, Ti52Al30Cr14Si5N in the case of 80 A. Nano-hardness results indicate that addition of 20 at% Ti leads to decrease 200HV hardness an​d addition of Si leads to 700-1000 HV hardness increasement in comparison to samples with no Si. Presence of Si in Coatings showed about 17 order better corrosion resistance incomparison to 304 SS. Addition of 3 an​d 5.2 at% of Si results in 35 an​d 75% increasment of corrosion resistance in comparison to samples with no Si. Potentioynamic Corrosion resullts showed presence of pitting corrosion in coated samples an​d showed that corrosion behavior depends on coatings chemical composition. Keywords: physical vapor deposition, cathodic arc evaporation, nitride coating, corrosion.