TiAlN

TiAlN filmler özellikle delme uygulamalarındaki kesme performansları sebebiyle tercih edilen kaplamalardır. TiAlN filmlerinin sertlikleri 2100-2300 HV civarındadır ancak delme uygulamalarında kullanılmalarının sebebi Al katkısıyla oksidasyon direncinin artırılmasıdır. TiN kaplamalar 550 C civarında okside olmaya başlarken, TiAlN kaplamalarda bu sıcaklık 800 C’dir. CrN kaplamalarında oksidasyon direnci, TiN kaplamalara göre daha yüksektir. Bunun nedeni koruyucu bir amorf olan Al2O3 filminin oluşmasıdır. Bu kaplamalar ile oluşan yapılar, hedef malzemesinin(katot) kompozisyonuna bağlı olarak (Örn: TiAl 50:50) değişmektedir.

Yapılan araştırmalarda, Al ilave edilmiş TiN ve TiC filmlerinin yüksek sıcaklıklarda oksidasyon dirençlerini test etmişler ve Al ilave edilmiş TiN ve TiC filmlerinin oksidasyon dirençlerinde kayda değer bir yükselmenin olduğu tespit edilmiştir. Diğer bir çalışmada ise yüksek sıcaklıklarda oksidasyon direnci zayıf olan TiN yerine, TiAlN’un yüksek oksidasyon direnci gösterdiği belirtilmiştir.

Düşük ısıl iletkenlik katsayısına sahip TiAlN kaplanmış kesici takımlarda üretilen ısının büyük bir kısmı talaş ile dışarı atıldığından talaş oluşumu iyidir. TiAlN kaplanmış takımlarla yapılan talaş kaldırma işlemlerinde 2-3 kat daha iyi takım ömrü elde edilmiştir. Seramik kaplı kesici takımlarda önemli oranlarda takım ömrü artışı sağlanmaktadır. Buna bağlı olarak işleme ve işleme hızlarında %10-100 oranlarında artış sağlanmakta, işleme kısalmakta ve yüzey kalitesinde iyileşmeler olmaktadır.

Kesici takımların ömürlerinin sona erdiğine ilişkin belirtiler,
a) Yüzey kalitesindeki olumsuzluklar,
b) Serbest yüzey aşınmasının belirli bir değere ulaşması,
c) Kesme kuvvetlerindeki artışların, belirli bir değere ulaşması,
d) Talaşın oluşum biçimlerinde görülen farklılıklar, olarak sıralanabilir.

Yapılan araştırmalara göre, alüminyum kullanılan kaplamalı takım malzemeleri, hacimsel olarak daha fazla talaş kaldırabilmiştir ve kesme uzunlukları daha iyi değerlerde belirlenmiştir. Performans deneylerinde yüksek kesme hızlarına sahip olan takımlarda kaldırılan talaş hacmi ve ekonomik uygunluk performansının daha yüksek olduğu gözlenmiştir. Aşınmalar ilk andaki hızlı büyümeden sonra ve doğrusal olarak artmaktadır. Takımın ömrünü tamamlamasına yakın aşınma tekrar hızlanmakta ve kesme işlemine devam edildiğinde kesici takım kırılmaktadır.

Kuru talaş kaldırma işlemlerinde TiAlN kaplamalı kesici takımlarda, yüksek aşınma direnci ve termal kararlılık görülmüştür. Elde edilen yüzey pürüzlülüğü, taşlama kalitesine yakındır. TiAlN kaplamalı kesici takımlarda aşınma miktarına bağlı olarak, sürtünme kuvvetlerindeki artış oranı, diğer kesicilere göre en az olmaktadır. Yapılan deneylerde talaş kaldırma performansı en yüksek kesici takımın TiAlN kaplamalı kesici takım olduğu görülmüştür.

TiAlN kaplamalarının genel özellikleri,
Renk : Mor - Siyahi
Sertlik : 3300 Hv
Kalınlık : 2 - 5 mikron
Kaplama ısısı : 200 - 500
Sürtünme katsayısı : 0,37
Termal oksidasyon derecesi : 800 - 900
Yüzey pürüzlülüğü (Ra µm) : 0.2

Daha fazla bilgi için:
 Fiziksel buhar biriktirme
 İnce film kaplama teknikleri

Alüminyum bileşikleri
Nitrürler
Titanyum bileşikleri