بررسي خواص پوشش MoS2/Ti ايجاد شده توسط فرآيند پراكنش مگنتروني DC

Investigation of the properties of MoS2/Ti coatings produced by DC magnetron sputtering

دي سولفيد موليبدن (MoS2) يكي از رايج ترين پوشش هاي روانكار جامد است كه تاكنون با استفاده از روش هاي مختلفي، روي سطوح تحت سايش اعمال شده است. اين پوشش به علت حساسيت بالا به رطوبت كارايي مناسبي در شرايط محيطي ندارد. يك روش براي كاهش حساسيت آن به رطوبت و اكسيژن هم رسوبي MoS2 با عناصر است. در اين تحقيق پوشش هاي Ti-MoSx به روش كندوپاش مغناطيسي جريان مستقيم، روي فولاد اعمال شد. نسبت تيتانيوم در پوشش با استفاده از تارگت هاي مختلف كنترل گرديد. نتايج نشان داد كه ضخامت و سختي پوشش هاي ايجاد شده به ترتيب 6-4 ميكرومتر و 850-1400 ويكرز بود. ميزان كريستالي ساختار با افزايش ميزان تيتانيوم كاهش مي يابد. حضور تيتانيوم در پوشش MoSx باعث بهبود چسبندگي و افزايش سختي پوشش مي گردد. مقدار بهينه افزودن تيتانيوم براي ايجاد بهترين خواص سايشي پوشش MoSx (كمترين مقادير ضريب اصطكاك و نرخ سايش) 5 درصد اتمي تعيين گرديد. سايش ورقه اي و تريبوشيمي و خراشان با مكانيزم خيش ريز به عنوان مهم ترين مكانيزم هاي حاكم در سايش پوشش تعيين شد.

Solid-lubricant MoS2 coating has been widely used in many applications, especially space applications in view of its good performance in vacuum.Since the MoS2isvery sensitive to water vapor and oxygen it is not suitable for applications in moist environments.One way to improve the durability of a MoS2 film and also to reduce the deleterious effects of humidity and oxidation on its tribological performance is to co-sputter it with a metal. In this study MoSx/Ti composite coatings were deposited onto AISI 1045 steel substrates by direct-current magnetron sputtering. The Titanium 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 were investigated using a pin-on-disc test at room temperature. The results showed that the thickness and the hardness of the coating were 4-6 μm and 850-1400 HV, respectively. The incorporation of Ti to MoSx coatings resulted in a considerable improvement of coating adhesion and hardness. The optimum doping level for Ti-MoSx coatings to show the best tribological properties,) with both the lowest friction coefficient and wear rate (was 5 atomic percent. The main wear mechanism of coating was delamination.