Nitrürlenmiş H13 çeliği yüzeyine kaplanan TiAlZrN tabakasının tribolojik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of tribological properties of TiAlZrN coated on nitrided H13 steel
Yazar: YAŞAR SERT
Danışman: DOÇ. DR. TEVFİK KÜÇÜKÖMEROĞLU
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu tezde, alüminyum ekstrüzyonu işleminde kalıp malzemesi olarak yaygın bir kullanıma sahip olan AISI H13 (X40CrMoV5-1) sıcak iş takım çeliğinin aşınma direncinin artırılması amacıyla, yüzeyine ilk olarak nitrürleme işlemi uygulandı ardından TiAlZrN malzemesi darbeli DC kapalı alan dengesiz manyetik ortamda sıçratma yöntemi kullanılarak kaplandı. Kaplama parametrelerinin optimizasyonu için, Taguchi L9 (33) deney tasarım yöntemi kullanıldı. Zr akımı, bias gerilimi ve çalışma basıncı değişken parametreler olarak belirlendi. Kaplama işleminin ardından, üretilen kaplamaların kalınlıkları ve morfolojik özellikleri taramalı elektron mikroskobu ile incelendi. Kaplamaların yapısındaki faz özellikleri X ışını difraksiyonu, kimyasal bileşimleri ise EDS analizi ile belirlendi. Kaplamaların sertlikleri, mikrosertlik ve nanosertlik cihazları kullanılarak ölçüldü.  Adezyon dirençleri ise çizik testi ile belirlendi.  Kaplamaların sürtünme ve aşınma deneyleri ball on disk aşınma cihazı ile oda sıcaklığında gerçekleştirildi. 
Sonuçlar nitrürlenmiş ve ardından TiAlZrN kaplanmış AISI H13 çeliğinin, taban malzeme olarak kullanılan nitrürlenmiş çelikten daha yüksek sertliğe sahip olduğunu gösterdi. Yapılan ANOVA analizleri sonucunda; bias gerilimi ve Zr akımının, kaplama kalınlığı, sertliği ve adezyon dayanımı üzerinde dikkate değer bir etkiye sahip olduğu belirlendi. Ayrıca adezyon dayanımı ve sertliğin, kaplamaların oda sıcaklığındaki aşınma dirençlerini önemli derecede etkilediği belirlendi.

Abstract:
In this thesis in order to wear resistance, the surface of heat treated and nitrited AISI H13 (X40CrMoV5-1) hot work tool steel which is widely used in aluminium extrusion process as a mold material were coated with TiAlZrN coating material using pulsed DC closed field unbalanced magnetron sputtering method. Taguchi L9 (33) experimental design method was used to optimize depposition parametres. Zr target content, bias voltage and working pressure were selected as variable parametres. Thickness and morphological properties of coatings were investigated using scanning electron microscopy. The phase properties of coatings TiAlZrN coatings were analyzed using X ray diffraction and chemical composition of coatings were determined with EDS analysis. Hardness of coatings were measured using microhardness and nanohardness tester. Adhesion strength of coatings were determined using scratch resistance tester. The friction and were experiments of TiAlZrN coatings were performed using ball on disc tribometer under the room temperature conditions. 
 Results showed that nitrited and TiAlZrN coated samples have higher hardness than unnitrited samples. As a result of ANOVA analysis, it was found that bias voltage and Zr target content have considerable effect of the thickness, hardness, adhesion strength of coatings. Further it was determined that adhesion strength and hardness have significant influence on the wear resistance of coatings at room tempreature.