ايجاد پوشش TiC/DLC به روش PVD، جهت بهبود خواص فولاد زنگ نزن 440C

Deposition of TiC/DLC coating by PVD technique for improvement of properties of 440C stainless steel

در اين تحقيق، جهت بهبود خواص فولاد زنگ نزن 440C، از پوشش TiC/DLC استفاده شده است. اين پوشش به روش رسوب فيزيكي بخار و با استفاده از قوس كاتدي واكنشي به مدت يك ساعت و در دماي 150 درجه سانتيگراد ايجاد شد. از هدف تيتانيمي جهت تامين تيتانيم پوشش و از گاز استيلن به عنوان منبع تامين كربن استفاده شده است. پوشش در فشار 5mbar و ولتاژ باياس ثابت 200V رسوب داده شد. جهت بهبود چسبندگي پوشش به زيرلايه و ايجاد پوشش با عملكرد شيب دار، از يك لايه مياني Ti-TiC استفاده شده است. بعد از ايجاد پوشش، با استفاده از تصوير ميكروسكوپي نوري و الكتروني روبشي، پراش سنجي پرتو ايكس، طيف سنجي رامان، ازمون هاي سايش و ضريب اصطكاك پوشش ايجاد شده مورد ارزيابي قرار گرفته و با نمونه خام مقايسه شد. ازمون سايش و ضريب اصطكاك به روش پين روي صفحه، با سرعت 0/1m/s، قطر 35mm و بار اعمالي 15N انجام شد. در طي فرايند سايش با تشكيل لايه انتقالي در سطح تماس پين و نمونه پوشش داده شده، از سايش پوشش جلوگيري شده و مقدار ضريب اصطكاك نسبت به نمونه خام كاهش قابل ملاحظه اي پيدا كرد.

In this research, TiC/DLC coatings were applied to improve the properties of 440C stainless steel. The coating was deposited by cathodic arc reactive for an hour and at a substrate temperature of 150OC. Titanium target and acetylene were used as precursors of Ti and C, respectively. The coating was deposited at the chamber pressure of 5mbar and the negative bias voltage of 200 V. Ti-TiC interlayer used to improve the adhesion of the coating to the substrate as functional gradient deposition. Optical microscopy, scanning electron microscopy, x-ray diffraction, raman spectroscopy, wear and coefficient of friction tests were carried out to evaluate the properties of TiC/DLC coating in comparison with substrate. The wear and coefficient of friction tests were conducted by using a pin-on-disk friction and wear tester machine with wear track diameter of 35mm sliding speed of 0.1 m/s and normal load of 15N .During the wear test, the transfer film at the contact area of the coating with the counter body (pin) decreased the coefficient of friction and thus prevented the amount of wear rather than the untreated (substrate) material.