مشخصه يابي پوشش هاي نانوساختار سيستم Ti-Al-C-N ايجاد شده به روش رسوب دهي شيميايي بخار به كمك پلاسما

Characterization of Nanostructure Coatings of Ti-Al-C-N System Deposited Using Plasma Assisted Chemical Vapor Deposition

در اين تحقيق، پوشش هاي سراميكي كربونيتريد تيتانيوم آلومينيوم (TiAlCN) با مقادير مختلفي از آلومينيوم در دماي °C 350 بر زيرلايه هاي فولاد ابزار گرم كار H13 با استفاده از روش رسوب شيميايي بخار به كمك پلاسما (PACVD) نشانده شدند. مشخصه يابي پوشش هاي ايجاد شده با استفاده از آزمايش هاي پراش پرتو ايكس (GIXRD)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني (FESEM) و ميكروسكوپ الكتروني روبشي(SEM) مجهز به آناليزگر عنصري طيف سنجي پرتو ايكس (EDS)، طيف سنجي تبديل فوريه مادون قرمز (FTIR)، طيف سنجي رامان،ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM) و ميكروسكوپ نيروي اتمي (AFM) انجام شد. ريزسختي پوشش ها توسط آزمايش ريزسختي سنجي ويكرز مورد بررسي قرار گرفت. نتايج بدست آمده نشان داد كه پوشش ها داراي يك نانوساختار شامل نانو دانه هاي بلورين fcc-(Ti,Al)N و/يا fcc-(Ti,Al)(C,N)، hcp-AlN و يك فاز كربني آمورف مي باشند. افزايش مقدار آلومينيوم موجود در پوشش از حدود 10 تا حدود 42 درصد اتمي منجر به كاهش زبري سطحي پوشش از 49±151 نانومتر به 27±88 نانومتر به دليل ايجاد هسته بيشتر از AlN شد. بيشتريد مقدار ميكروسختي مربوط به پوشش با مقدار آلومينيوم كمتر بود كه در حدود HV0.01 3840±40 به دليل مقدار ناخالصي كلر و فاز hcp-AlN كمتر، بدست آمد.

In this study, titanium aluminium carbonitride (TiAlCN) ceramic coatings with different amount of Al were deposited at 350 °C on H13 hot work tool steel substrates, using pulsed-DC plasma assisted chemical vapor deposition method. Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), glancing incidence X-ray diffraction method (GIXRD), transmission electron microscopy (TEM), Raman spectroscopy, field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and SEM and atomic force microscopy (AFM) were applied for characterizing of the coatings. Microhardness test utilized for evaluating of microhardness of the coatings. The coatings showed a nanostructure consisted of fcc-TiAlN and hcp-AlN nanocrystalline grains and an amorphous carbon phase. Increasing the amount of Al from ~10 to ~42 at.% led to a decrease of the surface roughness of the coating from 151±49 to 88±27 nm, due to the creation of more nuclei of AlN. Coating with the less amount of Al (~10 at.%) presented the highest microhardness of about 3840 HV0.01,due to the less amount of chloride impurity and hcp-AlN phase.