بررسي خواص پوشش MoS2-Cr ايجاد شده توسط فرايند پراكنش مگنتروني DC

An Investigation Into the Properties of MoS2-Cr Coatings Produced by DC Magnetron Sputtering

دي سولفيد موليبدن (MoS2) يكي از رايج ترين پوشش هاي روانكار جامد است. در اين تحقيق پوشش هاي كامپوزيتي MoS2-Cr به روش كندوپاش مغناطيسي جريان مستقيم، روي فولاد AISI1045 عمال شد. نسبت كروم در پوشش با استفاده از تارگت هاي مختلف كنترل شد. پوشش ها با استفاده از پراش پرتو ايكس (XRD)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)، طيف سنجي پراش انرژي پرتو ايكس (EDX) و نانوفرورونده و نانوخراش مشخصه يابي شد. نتايج نشان داد كه ضخامت و سختي پوشش هاي ايجاد شده به ترتيب 6 ميكرومتر و 1300-850 ويكرز بود. حضور كروم در پوشش MoSx باعث بهبود چسبندگي و افزايش سختي پوشش مي شود. ميزان بلورينگي ساختار با افزايش ميزان كروم كاهش مي يابد. مقدار بهينه افزودن كروم براي ايجاد بهترين خواص سايشي پوشش هاي MoS2-Cr، 13 درصد اتمي تعيين شد. سايش ورقه اي و تريبوشيمي و خراشان با مكانيزم خيش ريز به عنوان مهم ترين مكانيزم هاي حاكم در سايش پوشش تعيين شد.

Molybdenum disulfide (MoS2) is one of the most widely used solid lubricants. In this study, MoS2-Cr composite coatings were deposited onto AISI 1045 steel substrates by direct-current magnetron sputtering. The MoS2/Cr ratio in the coatings was controlled by sputtering the composite targets. The coatings were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray analysis (EDX), and nano-indentation and nano-scratch techniques. The tribological behavior of the coatings was investigated using the pin-on-disc test at room temperature. The results showed that the thickness and the hardness of the coating were 6 µmand 850-1300 HV, respectively. The degree of the crystallization of the composite coatings was enhanced with increasing the Cr contents. The incorporation of Cr into MoSx coatings resulted in the considerable improvement of coating adhesion and hardness. The optimum doping level for MoS2-Cr coatings to show the best tribological propertie was 13 atomic percent. The main wear mechanisms of the coating were delamination, tribochemical and abrasive micro cracking