Al ve Ti katkısının CRN kaplamasının tribolojiközelliklerine etkisi
Effect of Al and Ti additives on tribological properties of CRN coating
Yazar: OSMAN GÜNAYDIN
Danışman: PROF. DR. TEVFİK KÜÇÜKÖMEROĞLU
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Aşınma = Wear ; Aşınma deneyleri = Wear tests ; Buharlaşma = Evaporation

Özet:
Günümüzde, malzeme yüzeylerinde sıkça görülen, aşınmadan kaynaklı hasarları önlemek amacıyla CrN esaslı koruyucu yüzey kaplamalar kullanılmaktadır. Bu çalışma esas olarak malzeme yüzeylerinde aşınmanın oluştuduğu hasarlardan dolayı, yüzey ve makine elemanlarının tribolojik ve mekanik özelliklerini geliştirmek amacıyla uygulanan, CrN kaplamasının yapısına uygulamalarda sıkça ilave edilen Alüminyum, Titanyum gibi geçiş elementlerinin yapıda sağlamış olduğu tribolojik etkilerinin incelemektedir. Böylece, aşınmaya ve sürtünmeye maruz kalan makine elemanlarının tribolojik özelliklerinin geliştirilmesi, ince sert kaplama sektöründe faaliyet gösteren firmaların, üretim ve test süreçlerinde iyileştirmelere katkı verilmesi amaçlanmaktadır. Bu çalışmada, dövme, ekstrüzyon vb. sektörlerinde kullanılan 1.2714 sıcak iş çeliği, taban malzeme olarak belirlendi. PVD yöntemlerinden biri olan Katodik Ark Buharlaştırma yöntemiyle CrN, CrAlN, CrAlTiN, esaslı kaplamalar üretildi. Kaplamaların yüzey morfolojisi ve kalınlıklarının karakterizasyonu amacıyla taramalı elektron mikroskobu kullanıldı. Ardından, geçiş elementlerinin faz özellikleri X ışını difraksiyonu, kimyasal bileşimleri ise EDS analizi ve yüzey yapışma dirençleri ise çizik testiyle belirlendi. Numunelerin sertlikleri, mikrosertlik ve nanosertlik cihazları kullanılarak ölçüldü. Son olarak geçiş elementlerinin yapıda oluşturduğu tribolojik etkileri incelemek amacıyla bilye-disk ve dövme sektöründe sıkça rastlanılan darbe etkilerinin simüle edildiği darbeli kayma test cihazında, kuru ve sıvı yağlayıcılı ortam şartlarında aşınma testleri gerçekleştirildi.

Abstract:
Nowadays, CrN and various protective surface coatings are being implemented, to avoid severe wear on material surfaces. The scope of this work is the investigation of the CrN tribological properties of the effect of Al and Ti addıtives on tribological properties of CrN coating. Therefore, improvement of tribological properties of machine parts that suffer from wear and friction, contribution to companies' industrial tests, and production of thin hard surface coatings are targeted via this research. In this work, CrN, CrAlN and CrAlTiN, coatings were deposited on 1.2714 hot die steel via the Cathodic Arc Evaporation PVD method. Firstly, the coatings' surface morphology and thicknesses were examined by SEM. Afterwards, phase properties of alloying elements were determined by XPS, and the chemical composition of specimens via EDS and surface adhesion performances were analyzed by Scratch Test. Also, hardnesses of surface coatings were detected by microhardness and nano hardness tests. Finally, to analyze the tribological properties of specimens and impact loads performances which are frequently faced in the forging industry, ball-on-disk and impact sliding tests were done in a room atmosphere and on lubricated surfaces.