مقايسه ريزساختار و خواص مكانيكي پوشش‌هاي نانو ساختار TiN و TiAlN اعمال‌شده به روش رسوب‌گذاري شيميايي از فاز بخار به كمك پلاسما

هدف از اين مقاله، ايجاد پوشش نانوساختار سخت نيتريد تيتانيم-آلومينيوم (TiAlN) با استفاده از روش رسوب گذاري شيميايي از فاز بخار به كمك پلاسما (PACVD) و مقايسه خواص آن با خواص پوشش نانوساختار نيتريد تيتانيم (TiN) مي باشد. ابتدا براي بهبود چسبندگي پوشش TiAlN بر زيرلايه فولادي H11، فرايند نيتروژن دهي پلاسمايي به مدت چهار ساعت و سپس پوشش دهي ميان-لايه TiN به مدت يك ساعت اعمال شد. هر دو پوشش نانوساختار TiN و TiAlN با استفاده از دستگاه PACVD جريان مستقيم پالسي در بسامد، زمان لايه نشاني، دما و جريان ثابت به ترتيب در 10 كيلوهرتز، 210 دقيقه، 485 درجه سانتي گراد و 5 آمپر انجام شد. براي پوشش TiAlN تركيب گازهاي نيتروژن، هيدروژن و آرگون به ترتيب 50، 400 و 150 sccm و تركيب مواد پيش ماده‌ TiCl4 و AlCl3 به ترتيب 12 و 24 sccm در نظر گرفته شدند. براي مقايسه خواص، پوشش ديگر TiN با شرايط فوق بر نمونه ديگر اعمال شد. براي ارزيابي پوشش از ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميدان (FE-SEM)، پراش پرتوايكس (XRD) و ريزسختي سنجي ويكرز مورداستفاده قرار گرفت. نتايج دلالت مي كند كه به دليل تشكيل محلول جامد آلومينيوم در تركيب (TiAl)N، خواص مكانيكي پوشش نانوساختار TiAlN به‌مراتب بهتر از پوشش TiN مي باشد. اين بهبود خواص مكانيكي پوشش با دو پديده ي اثر اندازه دانه نانومقياس و اثر ضريب بافت بلوري قابل توجيه مي باشد.