Ti-DLC kaplama film sentezlenmesi ve tribolojik özelliklerinin araştırılması
Synthesis of Ti-DLC coatings and investigation of their tribological properties
Yazar: KAAN KURUCU
Danışman: PROF. DR. İHSAN EFEOĞLU
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Elmas benzeri karbon (DLC), elmas ve grafit gibi kristal yapılı karbonlarla yarışan birçok üstün özelliklere sahip amorf bir karbon yapısıdır. DLC kaplamalar endüstriyel uygulamalarda aşınma ve korozyona dirençli kaplamalar olarak mükemmel özelliklere sahiptirler. DLC kaplamaların yapısal, mekanik ve tribolojik özellikleri, kaplama yapılırken çalışma parametrelerinin kontrolü ile önemli derecede değiştirilebilir. Bu çalışmada Taguchi L4 (32) deney tasarımı kullanılmış ve DLC filmlere Ti ilave edilerek elde edilen Ti-DLC filmlerin yapısal, mekanik ve tribolojik özellikleri araştırılmıştır. Ti-DLC filmler Kapalı Alan Dengesiz Manyetik Alan Sıçratma (CFUBMS) yöntemi kullanılarak M2 ve cam taban malzemeler üzerine kaplanmıştır.Sentezlenen kaplamaların kompozisyonları SEM ve XRD cihazları kullanılarak, mekanik özellikleri mikrosertlik test cihazı kullanılarak, tribolojik özellikleri ise bilgisayar kontrollü pin-on-disk sistemi kullanılarak analiz edilmiştir. Sonuç olarak, farklı proses parametreleri ile büyütülmüş Ti-DLC filmler TiCN ve TiN fazlarına sahiptir. R2 ve R4 kaplama parametrelerinde sentezlenen filmler yoğun bir yapı sergilerken, R1 ve R3 kaplama parametrelerinde sentezlenen filmler hem yoğun hem de kolonsal bir yapı sergilemiştir. En düşük sertliğe sahip (6.24 GPa) R3 kaplama parametrelerinde sentezlenmiş Ti-DLC filmler farklı test atmosferlerinde (nemli hava, saf su, yağ) iyi aşınma direnci göstermiştir.

Abstract:
Diamond like carbon (DLC) is an amorphous structure with carbons which is competing with diamond and graphite crystal lattices and has advanced properties. In industrial applications, DLC coatings are applied as wear and corrosion resistant coatings that have excellent properties. Structural, mechanical and tribological properties of DLC coatings could be drastically affected by changing process parameters. In this study Taguchi L4 (32) experimental design has been used, and Ti has been added to DLC coatings. Structural, mechanical and tribological properties of obtained Ti-DLC coatings have been investigated. Ti-DLC coatings have been coated on M2 and glass substrates using Closed Field Unbalanced Magnetron Sputtering (CFUMBS) method.Compositions, mechanical properties and tribological properties of the synthesized coatings have been investigated by using SEM and XRD devices, micro hardness tester and computer controlled pin-on-disk system, respectively. Consequently, all Ti-DLC films grown by different process parameters contain TiCN and TiN phases. While the films synthesized with R2 and R4 coating parameters had a dense structural, the ones deposited with R1 and R3 process parameters had dense and columnar microstructure. Furthermore, the Ti-DLC films deposited with R3 (the one having the least hardness value 6.24GPa) coating parameters showed considerably good wear resistance at different test atmospheres (humid air, pure water and oil).