PVD yöntemi ile ince kaplanmış kesici takımların mikro ölçekli aşınma testi ile aşınma dayanımının belirlenmesi

Bu çalışmada, günlük hayatımızda ve endüstride yaygın olarak kullanılan kesici takımların aşınma dayanımlarının ve kullanım ömürlerinin arttırılması amaçlanmaktadır. Yüzeyi TiN, AlCrN, AlTiN tozları ile kaplı, bir kesici takım malzemesi olan toz metal, semente karbürün (WC - %6 Co) mikro ölçekli aşınma testi ile aşınma davranışları incelenmiştir. Numunelerin kaplamaları PVD kaplama metodu ile gerçekleştirilmiştir. Tüm kaplamalar, delaminasyon veya çatlak oluşumu olmadan yoğun ve homojen bir mikro yapıya sahiptir. Aşınma testi olarak mikro abrasyon aşınma testi uygulanmıştır. Sabit bilyalı mikro aşınma test yöntemi ile aşınma testleri yapılmıştır. Bilya olarak, 1" (25,4 milimetre) çapında AISI 52100 (100Cr6) rulman çeliği kullanılmıştır. Bu sabit bilya mikro-abrasyon test yönteminde, belli yükler altında, numune üzerinde hareket etmektedir. Aşınma testinde aşındırıcı olarak 800 mesh, 1000 mesh, 1200 mesh boyutlarında Al2O3 aşındırıcı solüsyon kullanılmıştır. Aşındırıcı solüsyon, % 40 Al2O3 ve % 60 saf su olarak hazırlanmıştır. Aşındırıcı olarak kullanılan solüsyon, her 20 saniyede bir bilyanın üzerine damlatılmıştır ve numunenin aşındırılması sağlanmıştır. Aşınma yükü olarak 1, 2 ve 3N yükler kullanılmış olup, 420 çevrim ve 700 çevrim mesafede bu aşınma testleri uygulanmıştır. Sabit hareketli bilyanın numuneler üzerinde oluşturduğu dairesel kesitli iz taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve optik mikroskop ile ölçülerek, elde edilen değerler ile belirli denklemler kullanılarak hacim kayıpları hesaplanmış ve numunenin aşınma dayanımları bu şekilde belirlenmiştir. Deneyler sonucunda numuneler ilk önce optik mikroskop altında incelenmiştir ve oluşan aşınma kraterlerinin çapları ölçülmüştür. Sonra numuneler uygun boyutlara indirilerek SEM analizlerine tabi tutulmuştur. Optik mikroskopta boyutları mikrometre cinsinden ölçülen kraterlerin hacim hesapları yapılmıştır. Hacim kaybı hesapları doğrultusunda en çok aşınan numune kaplamasız olan semente karbür (WC) altlığı olup, aşınmaya karşı en fazla direnç gösteren numune, sertliği en fazla olan AlCrN olmuştur. Aşınma deneyleri sonucunda, aşındırıcı parçacık boyutuna, aşınma yüküne, artan çevrim sayısına ve sertlik artışına paralel olarak aşınma direncinin arttığı gözlemlenmiştir.