Darbeli-DC manyetik alanda sıçratma yöntemi ile kaplanan TiB2 ve Me-DLC filmlerin mekanik, yapısal ve tribolojik özelliklerinin araştırılması
The investigation of mechanical, structural and tribological properties of TiB2 and Me-DLC films deposited by pulsed-dc magnetron sputtering
Yazar: FERHAT BÜLBÜL
Danışman: PROF. DR. İHSAN EFEOĞLU
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2006
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Tarihsel süreç içerisinde triboloji üzerine yapılan çalışmaların sağladığı birikimin geldiğinoktada, hem en iyi yağlama özellikleri gösterebilen, hem de uygun bir yüzey işlemi ileuygun bir malzeme yapısı ve bileşimi sunabilen bir tribolojik malzeme-işlem (proses) ikilisioluşturma fikri yatmaktadır. Ağır şartlarda çalışan makine elemanlarının sürtünme veaşınmaya dirençlerini daha da artırma gereksinimi, günümüz şartlarıyla tetiklendiği için, TiB2ve DLC (elmas benzeri karbon) gibi yeni tür seramik kaplamaların gelişmesi ve sanayideuygulamaya girmesi söz konusu olmuştur. Bu kaplamalar, genellikle PVD (fiziksel buharkaplama)-manyetik alanda sıçratma yöntemleri ile büyütülmelerine rağmen, halen bukaplamaların en iyi düzeyde mekanik, yapısal, tribolojik ve oksidasyon özelliklerigösterebilmesi için kaplama işlemi, kaplama parametreleri ve kimyasal bileşimleri üzerinebirçok araştırma çalışmaları devam etmektedir. Bu noktadan hareketle, kararlı ve kaplamaişlemi kontrolü sunabilen darbeli-dc ön gerilimi ile manyetik alanda sıçratma sisteminin,kaplama özellikleri açısından arzu edilen performansa ulaşmada önemli katkılarsağlayabileceği düşünülmüştür.Bu çalışmada, darbeli-dc ön gerilimi kullanılarak CFUBMS (kapalı alan manyetik alandasıçratma) kaplama yöntemi ile AISI D2, M2 ve 52100 çelik taban malzemeler üzerine TiB2filmler ve AISI M2 taban malzeme üzerine de Me-DLC filmler (Ti, Zr, Nb ve V ilaveli)büyütülmüş ve bu filmler mekanik, yapısal ve tribolojik özellikler açısındandeğerlendirilmiştir. Ayrıca bu özellikler ile TiB2 filmler için kaplama parametrelerinin ve Me-DLC filmler için ilave metal ve ara tabakaların ilişkisi irdelenmiştir. Büyütülen TiB2 ve Me-DLC filmlerde mekanik, tribolojik ve adezyon özellikleri açısından elde edilen olumlusonuçlar, darbeli-dc sistemi kullanımı ve uygulanan kaplama parametrelerinin etkisi olarakortaya çıkmıştır.2006, 143 sayfaAnahtar Kelimeler: TiB2, DLC, fiziksel buhar kaplama, darbeli-dc, triboloji

Abstract:
The building up consideration of a tribological material-process couple to be able to showboth the best lubricating properties and offer a convenient material structure and compositiontogether by a favorable surface treatment inhabits in a point in which the accumulationobtained thanks to the investigations historically on tribology has been collected. Thedeveloping and coming on industrially market of new ceramic coatings such as TiB2 and DLC(diamond like carbon) have appeared because the necessity to more increase the friction andwear resistance of machine elements operating in severe conditions is provoked with presentconditions. Although these coatings are generally deposited by PVD (physical vapordeposition)-magnetron sputtering techniques, many research studies still continue ondeposition process, deposition parameters and chemical composition to exhibit mechanical,structural, tribological and oxidation properties of them in an optimum level. From this point,it was considered that magnetron sputtering system applied pulsed-dc biasing which can offera stable process and deposition process control is to be to provide important advantages toattain desired performance in terms of coating properties.In this study, TiB2 films on AISI D2, M2 and 52100 steel substrates and also Me-DLC films(with Ti, Zr, Nb and V addition) on AISI M2 were deposited by CFUBMS (closed fieldunbalanced magnetron sputtering) method using pulsed-dc biasing, and they were evaluatedin terms of mechanical, structural and tribological properties. Besides, the relations of thedeposition parameters for TiB2 films and metal and interlayers added for Me-DLC films withthese properties were scrutinized. Positive improvements obtained in terms of mechanical,tribological and adhesion properties of TiB2 and Me-DLC films grown were referred to theusing of pulsed-dc system and the conveniently selected deposition parameters.2006, 143 pagesKeywords: TiB2, DLC, PVD, pulsed-dc, tribology