Creep and erosion resistance of nitride based nanostructured coatings deposited by cathodic arc

Abstract

هدفت هذه الرسالة لدراسة خصائص طلاءات مرسبة بطريقة البخار الفيزيائي بواسطة تقنية (cathodic arc) على عينات من الحديد الغير قابل للصدأ. شملت الدراسة طلاءات ثنائية من تفاعل النيتروجين مع الكروم والتايتنيوم (CrN, TiN) وثلاثية من تفاعل النيتروجين والألمنيوم مع الكروم والتايتنيوم (, CrAlN TiAlN). استخدم في عملية الطلاء الثنائي كاثود بدرجة نقاوة 99.99% من Cr ,Ti اما في عملية الطلاء الثلاثيى فقد استخدم (70Cr30Al و 45Ti55Al) كنسب ذرية. استخدم في هذه الدراسة المجهر الإلكتروني (SEM) و الأشعة السينية (XRD) لمعرفة المركب المجهري ومعرفة الطور. العديد من الخصائص الميكانيكية والاحتكاك تم دراستها في هذا البحث مثل مقاومة الخدش، ومعامل الاحتكاك، والصلادة والتآكل الجاف. كان متوسط سمك الطلاءات ما يقرب من 1.8 ميكرون. اما بالنسبة لصلابة الطلاءات فكانت ما بين صلابة (CrN) 1230HV وصلابة (CrAlN ) 2400 HV. أظهرت هذه الدراسة ان طلاءات ( TiN و CrN ) افضل في مقاومة الخدش من الطلاءات الثلاثية (, CrAlN TiAlN). كما أشارت النتائج أن الخدش في طلاءات (CrN, TiN) هو خدش بسبب الشد بينما الخدش في طلاء (CrAlN) هو خدش بسبب الضغط. نتائج اختبارات مقاومة الإنسياب الحراري (creep) عند درجة حرارة 50 ,75, و100 درجة مئوية بينت أن طاقات التنشيط الخاصة بطلاءات CrN و TiN و CrAlN وTiAlN كانت على النحو التالي 10, 16, 21 و 17 kJ/mol. مقاومة التآكل الجاف (Erosion) تم اختبارها بواسطة فقدان الوزن الناتج عن اصطدام حبيبات صلبة مع سطوح الطلاءات عند أربع زوايا هجومية 30 , 45 , 60 و 90 درجة. أظهرت النتائج ان الطلاءات الثلاثية كانت أفضل مقاومة للتآكل مقارنة بالطلاءات الثنائية عند كل الزوايا في ظل ظروف اختبار مماثلة. أظهر أداء التآكل علاقة جيدة مع خصائص الطلاءات (H3 / E2).