حسن علم خواه

چکیده: هدف از انجام این پژوهش بررسی و مقایسه خواص سطحی از جمله رفتار مکانیکی، سایشی و خوردگی پوشش های چندلایه نانوساختار Ti/TiN، Cr/CrN و CrN/TiN اعمال شده به روش CA-PVD بر زیرلایه فولاد زنگ نزن 304 به منظور انتخاب صحیح پوشش در شرایط کاری مختلف است. انتخاب صحیح پوشش بر اساس خواص منحصربه فرد آن با توجه به شرایط کاری قطعه مورد نظر، می تواند تا حد زیادی از خسارات ناشی از انهدام قطعه در صنعت جلوگیری کند. در این پژوهش برای مشخصه یابی ریزساختاری از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدان (FESEM) و دستگاه پراش پرتو ایکس XRD استفاده شد. زبری، ترشوندگی و چسبندگی نمونه ها اندازه گیری شد و سختی آن ها با یکدیگر مقایسه شد. رفتار سایشی در دو محیط خشک (هوا) و مرطوب (کلرید سدیم 5/3 درصد وزنی) ارزیابی و مقاومت به خوردگی آن ها در محلول کلرید سدیم 5/3 درصد وزنی با یکدیگر مقایسه شد. با توجه به تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی، هر سه پوشش ساختار متراکم را نشان دادند. از نتایج XRD مشخص شد که پوشش CrN/TiN ساختار FCC، در پوشش Ti/TiN، لایه Ti ساختار هگزاگونال فشرده (HCP) و لایه TiN ساختار FCC را دارد و در پوشش Cr/CrN، لایه Cr ساختار BCC و لایه نیتریدی CrN دارای ساختار FCC است. در آزمون زبری سنجی مقدار Ra و Rz به ترتیب برای پوشش CrN/TiN مقادیر 401/0 و 509/3 میکرومتر، برای پوشش Ti/TiN مقادیر 624/0 و 300/4 میکرومتر، برای پوشش Cr/CrN مقادیر 477/0 و 132/3 میکرومتر و برای زیرلایه مقادیر 036/0 و 274/0 میکرومتر را نشان دادند. زاویه ترشوندگی نیز برای پوشش های Ti/TiN، Cr/CrN و CrN/TiN و زیرلایه به ترتیب، 87/88، 97/81، 48/64 و 20/41 درجه به دست آمد که خواص تقریبا آب گریزی برای Ti/TiN و Cr/CrN نشان داده شد. چسبندگی توسط فرورونده راکول سی ارزیابی شد و برای هر سه پوشش چسبندگی عالی به زیرلایه مشاهده شد. همبستگی اجزای داخلی پوشش برای پوشش Cr/CrN در آزمون فرورونده راکول سی کم تر از دو پوشش دیگر بود که باعث سایش بیشتر این پوشش در آزمون سایش شد. سختی نمونه های Ti/TiN، Cr/CrN و CrN/TiN و زیرلایه نیز به ترتیب برابر با 61 ± 1888، 33 ± 2454، 191 ± 2118 و 198 ویکرز به دست آمد. ضریب اصطکاک در هر دو محیط خشک و مرطوب، برای پوشش Cr/CrN کم ترین مقدار را نسبت به دو پوشش دیگر داشت اما در محیط کلرید سدیم، زیرلایه کم ترین ضریب