مطالعه فازی پوشش نانوساختار چند لایه نیترید کروم آلومینیوم تولیدشده به روش رسوب فیزیکی بخار

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مرکز تحقیقات مواد پیشرفته، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران

2 دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان 8415683111 ایران

چکیده

در پژوهش حاضر، پوشش­های نانوساختار نیترید کروم- آلومینیوم تولید شده به روش رسوب فیزیکی بخار قوس کاتدی در مقیاس صنعتی مورد ارزیابی ساختاری و فازشناسی قرارگرفت. ریزساختار توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی و آنالیز پوشش­ها با استفاده از میکروآنالیز طیف سنجی تفکیک انرژی و آزمون­های پراش پرتو ایکس مطالعه گردید. بافت کریستالوگرافی پوشش­ها با محاسبه ضریب بافت از روی الگوهای پراش محاسبه شد و بافت 222 شناسایی گردید. یافته­های آزمایش نشان می­دهد پوشش­های نیتریدی چندلایه CrN/CrAlN ساختاری نانو­کریستال با اندازه کریستالیت­ها در محدوده 8 تا 18 نانومتر دارند. فازیابی پوشش­ها توسط پراش پرتو ایکس نشان داد که CrN فاز اصلی است و اضافه­شدن آلومینیوم در شبکه، پوشش CrAlN را ایجاد می­کند که باعث جابجاشدن پیک­ها می­شود. در شرایط عدم کنترل دقیق عوامل فرآیندی، فاز Cr2N و با افزایش تبخیر آلومینیوم، فراتر از یک حد مشخص، فاز AlN نیز پدیدار می­گردد. حل­شدن مقادیر متفاوت آلومینیوم و جابجایی نسبتاً زیاد خطوط پراش، فازیابی این نوع پوشش­های نیتریدی را با چالش همراه کرده است، لذا شناسایی فازهای موجود در پوشش فقط با نرم افزار اکسپرت میسر نیست و به اطلاعات کریستالی فازها نیاز دارد.

کلیدواژه‌ها


1. W. Chen, G. Zheng, Y. Lin, S. Kwon, S. Zhang, Comparison of AlCrN and AlCrTiSiN coatings deposited on the surface of plasma nitrocarburized high carbon steels, Appl. Surf. Sci. 332 (2015) 525-532.

2. H.C. Barshilia, B. Deepthi, N. Selvakumar, A. Jain, K.S. Rajam, Nanolayered multilayer coatings of CrN/CrAlN prepared by reactive DC magnetron sputtering, Appl. Surf. Sci. 253 (2007) 5076-5083.

3. W. Gissler and H. A. Jehn, Advanced techniques for surface engineering, Vol. 1: Springer Science & Business Media, 2013.

4. J. Sanchez, O. Sanchez, L. Ipaz, W. Aperador, J. Caicedo, C. Amaya, M.H. Landaverde, F.E. Beltran, J. Munoz-Saldana, G. Zambrano, Mechanical, tribological, and electrochemical behavior of Cr1-xAlxN coatings deposited by reactive magnetron co-sputtering method, Appl. Surf. Sci. 256 (2010) 2380-2387.

5. Z. H. Xie, M. Hoffman, P. Munroe, A. Bendavid, and P. J. Martin, Deformation mechanisms of TiN multilayer coatings alternated by ductile or stiff interlayers, Acta Materialia, 56 (2008) 852-861.

6. Q. Wang, F. Zhou, and J. Yan, Evaluating mechanical properties and crack resistance of CrN, CrTiN, CrAlN and CrTiAlN coatings by nanoindentation and scratch tests, Surface and Coatings Technology, 285 (2016) 203-213.

7. Maedeh Falsafein, Fakhreddin Ashrafizadeh, Alireza Kheirandish, Influence of thickness on adhesion of nanostructured multilayer CrN/CrAlN coatings to stainless steel substrate, Surfaces and Interfaces, 13 (2018) 178-185.

8. B. Tlili, C. Nouveau, M.J Walock, M. Nasri, T. Ghrib, Effect of layer thickness on thermal properties of multilayer thin films produced by PVD, Vacuum, 86(2012)1048-1056.

9. J. Romero, M.A. Gomez, J. Esteve, F. Montala, L. Carreras, M. Grifol, A. Lousa, CrAlN coatings deposited by cathodic are evaporation at different substrate bias, Thin solid Film, 515 (2006) 113-117.

10. X.Z. Ding, A.L.K. Tan, X.T. Zeng, C. Wang, T. Yue, C.Q. Sun, Corrosion resistance of CrAlN and TiAlN coatings deposited by lateral rotating cathode arc, Thin Solid Films, 516 (2008) 5716-5720.

11. L. Aihua, D. Jianxin, C. Haibing, C. Yangyang, and Z. Jun, Friction and wear properties of TiN, TiAlN, AlTiN and CrAlN PVD nitride coatings, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 31(2012) 82-88.

12. B.D. Cullity, S.R. Stock, Elements of X-rays Diffraction, 3rd Edition, Pearson Education Limited, 2014.