TiCN kaplamaların adezyon ve tribolojik özelliklerine Ta'nın etkisinin araştırılması

TiCN kaplamalar, yüksek sertlik ve tokluk gibi olumlu özellikleri nedeniyle takım ömrünü artırmak için takım çeliklerinin yüzeylerine uygulanmaktadır. TiCN'nin yapısına farklı alaşım elementlerinin ilave edilmesi mekanik ve tribolojik özelliklerinde önemli ölçüde iyileşmelere yol açmaktadır. Bu nedenle, bu çalışmada, AISI H13 takım çeliğinin ömrünü artırmak için; TiCN ve Ta ilave edilmiş TiCN kaplamalar kapalı alan dengesiz manyetik alanda sıçratma (CFUBMS) sistemi ile kaplanmış ve Ta'nın TiCN kaplamaların yapısal, mekanik ve tribolojik özelliklerine etkileri incelenmiştir. Kaplama sisteminde bir Ta ve bir Ti hedef kullanılmıştır. Ar, N2 ve C2H2 gaz oranları sırasıyla 20 sccm, 5 sccm ve 5 sccm'de tutulmuştur. TiCN ve Ta-TiCN kaplamalar büyütülmeden önce; yapışmayı arttırmak için H13 takım çeliği üzerine Ti:TiN aratabaka kaplanmıştır. Proseste, Ta hedef akımı 0A, 3A ve 6A olarak değiştirilmiştir. Kaplamaların yapısal özellikleri SEM, XRD ve XPS ile belirlenmiştir. Kaplamaların mekanik özellikleri nanosertlik ve çizik (adezyon) testleri ile tespit edilmiştir. Tribolojik özelliklerin (sürtünme katsayısı ve aşınma oranı) belirlenmesinde ise pin-on-disk tribotest cihazı kullanılmıştır. TiCN'ye Ta ilave edilmesi ile kaplamaların kalınlığında artma ve tane boyutunda azalma gözlemlenmiştir. Artan Ta akımı ile TiCN kaplamalarda C-C (sp3) miktarı artmıştır. Artan sp3 miktarı ile kaplamaların sertliğinde artma meydana gelmiştir. Sonuçlar artan Ta miktarının, TiCN kaplamaların mekanik ve tribolojik özelliklerini iyileştirdiğini göstermektedir. Ayrıca TiCN ve Ta-TiCN kaplamalar H13 çeliğinin mekanik ve tribolojik özelliklerini önemli ölçüde iyileştirmiştir.