Journal of Engineering and Natural Sciences Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi. EFFECT OF PULSE BIAS VOLTAGE ON ZrN COATINGS BY CATHODIC VACUUM ARC



Benzer belgeler
İNTERMETALİK MALZEMELER. Doç. Dr. Özkan ÖZDEMİR (DERS NOTLARI-4)

SinterlenmişKarbürler. Co bağlayıcı ~ Mpa Sertlikliğini 1100 ⁰C ye kadar muhafaza eder Kesme hızları hız çeliklerine nazaran 5 kat fazladır.

Konu: Yüksek Hassasiyetli Yağ Keçelerinin Takviye Bilezik Kalıplarının Üretiminde Kullanılan Takım Çelikleri ve Üretim Prosesleri

MİKRO ARK OKSİDASYON TEKNİĞİ

SAVUNMA SANAYİNDE KULLANILAN PASLANMAZ ÇELİKLERİN İŞLENEBİLİRLİKERİNİN İNCELENMESİ

ATMALI FİLTRELİ KATODİK VAKUM ARK DEPOLAMA YÖNTEMİYLE ÇİNKO NİTRÜR (Zn 3 N 2 ) ÜRETİMİ VE OPTİKSEL ÖZELLİKLERİ *

TiN KAPLANMIŞ KESİCİ TAKIMLARDA GERİLME ANALİZİ VE TAKIM-TALAŞ ARA YÜZEYİNDEKİ SÜRTÜNME KATSAYISININ ETKİSİ

YÜZEY MÜHENDİSLİĞİNDE YENİ BİR YAKLAŞIM; DUBLEKS YÜZEY İŞLEMİ

Malzeme İşleme Yöntemleri

Şekil 1. Elektrolitik parlatma işleminin şematik gösterimi

KARBON ELYAF TAKVİYELİ POLİAMİT 6 KARMALARIN ISIL VE MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

AISI 1040 Çeliğinin Tornalanmasında Kesme Şartlarının Yüzey Pürüzlülük Değerlerine Etkilerinin İncelenmesi

Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi. AISI D2 Yüzeyinde Oluşturulan TiN Kaplamanın Aşınma Özellikleri

HSS High Speed Steel SAW BLADES DAİRESEL TESTERELER

FBB TiN kaplamalarda taban malzemenin kalıntı gerilme üzerine etkisi

MALZEME ANA BİLİM DALI Malzeme Laboratuvarı Deney Föyü. Deneyin Adı: Malzemelerde Sertlik Deneyi. Deneyin Tarihi:

SEM İncelemeleri için Numune Hazırlama

THE PRODUCTION OF AA5049 ALLOY SHEETS BY TWIN ROLL CASTING

Malzemelerin Yüzey İşlemleri (MATE 464) Ders Detayları

Düşük Sıcaklık Plazma Nitrürleme (Nitrasyon) Uygulamaları

BARTIN ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

KAPLAMA TEKNİKLERİ DERS NOTLARI

İleri Teknoloji Bilimleri Dergisi Journal of Advanced Technology Sciences ISSN:

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü. İmalat Müh. Deneysel Metotlar Dersi MAK 320. Çalışma 3: SERTLİK ÖLÇÜMÜ

BARA SİSTEMLERİ HAKKINDA GENEL BİLGİLER

Cu ALAŞIMI YÜZEYİNE KAPLANAN ZrO 2 +Y 2 O 3 /Al 2 O 3 TABAKALARIN MİKROYAPI VE YÜZEY PÜRÜZLÜLÜĞÜ

PÜSKÜRTME ŞEKİLLENDİRME (SPRAY FORMING / SPRAY DEPOSITION)

İLERİ SOL JEL PROSESLERİ

Uç kalitesi. Basınca dayanıklı. Eğilmeye dayanıklı. Isıya dayanıklı. Sürtüne aşınmasına dayanıklı. Kimyasal reaksiyonlara dayanıklı.

ELEKTROLİTİK TOZ ÜRETİM TEKNİKLERİ. Prof.Dr.Muzaffer ZEREN

MMM291 MALZEME BİLİMİ

KAPLAMA TEKNİKLERİ DERS NOTLARI

İmalat Teknolojileri. Dr.-Ing. Rahmi Ünal. Talaşlı İmalat Yöntemleri

DENEY 2 KESME HIZININ YÜZEY PÜRÜZLÜLÜĞÜNE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

MMT310 Malzemelerin Mekanik Davranışı 2 Mukavemet ve deformasyon özelliklerinin belirlenmesi - Basma ve sertlik deneyleri

Yüzey Pürüzlülüğü Ölçüm Deneyi

SICAK İŞ TAKIM ÇELİKLERİ B İ R K A L İ T E M A R K A S I

HSS alanında etkinlik

TERMOKİMYASAL YÜZEY KAPLAMA (BORLAMA)

ARK PVD YÜZEY KAPLAMA METODUYLA TĐTANYUM NĐTRÜR (TĐN) KAPLANMIŞ MATKAP TAKIMLARINDA TAKIM AŞINMASININ DENEYSEL OLARAK ĐNCELENMESĐ

İÇİNDEKİLER BÖLÜM 1 BÖLÜM 2

BARTIN ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ MALZEME LABORATUARI II DERSİ AKIMLI VE AKIMSIZ KAPLAMALAR DENEY FÖYÜ

CoroMill Plura. Kompozit malzemeler için optimize edilmiş frezeler

Akımsız Nikel. Çözeltideki tuzları kullanarak herhangi bir elektrik akım kaynağı kullanılmadan nikel alaşımı kaplayabilen bir prosestir"

Kaplama dekoratif görünüşü çekici kılarlar 2

Frezeleme takım kompansasyonu # /49

Metal Pigment Kaplamalar Tel.: +90 (216) Faks.: +90 (216)

Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi

Mikro Ark Oksidasyon (MAO) Prosesinin, Eklemeli Üretim (AM) Metodu ile Uyumluluğunun Araştırılması

BÖHLER W302. Sıcak iş Çeliklerinin Başlıca Özelliklerinin Karşılaştırılması

6.WEEK BİYOMATERYALLER

KÜBİK BOR NİTRÜR (c-bn) KAPLAMALAR

CERRAHİ İĞNE ALAŞIMLARI. Microbiologist KADİR GÜRBÜZ

PVD SPUTTERING. Cr 3+ Cr 6+ GREEN TECHNOLOGY NEW ERA OF CHROME COATING

Ders Müfredatı YÜZEY KAPLAMA TEKNOLOJİSİ. İnce Film Teknolojisi

1,3-bis-(p-iminobenzoik asit)indan Langmuir-Blodgett filmlerinin karakterizasyonu ve organik buhar duyarlılığı

referans Ti-aşılanmış Uygulanan Yük, mn

6-AMİNO-m-KRESOL POLİMERİNİN PASLANMAZ ÇELİK ÜZERİNE SENTEZİ VE KOROZYON PERFORMANSININ İNCELENMESİ *

BÖHLER W300. Sıcak iş Çeliklerinin Başlıca Özelliklerinin Karşılaştırılması

İmalat Teknolojileri. Dr.-Ing. Rahmi Ünal. Talaşlı İmalat Yöntemleri malzemebilimi.net

T. C. GÜMÜŞHANE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK ve DOĞA BİLİMLERİ FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

MALZEME BİLGİSİ DERS 8 DR. FATİH AY. fatihay@fatihay.net

Bölüm 5: X-ışınları Difraksiyonu ile Kalıntı Stres Ölçümü

Çelik Hasır Kaynak Elektrotları

Uygulamalar ve Kullanım Alanları

Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi

Sentes-BIR Hakkında. Sentes-BIR metallerin birleştirmeleri ve kaplamaları konusunda çözümler üreten malzeme teknolojileri firmasıdır.

St 37 ÇELİĞİNİN SÜRTÜNMELİ VE GELENEKSEL DELME İŞLEMLERİNDE YÜZEY PÜRÜZLÜLÜĞÜNÜN ARAŞTIRILMASI

Alüminyum Elmas Uçlar

SİLİSYUM ESASLI İNTERMETALİK BİLEŞİKLER

Standart Temin Edilme Koşulu HB Sertlik derecesine erişecek şekilde sertleştirilmiş ve temperlenmiş durumda.

OSMANLI ALAŞIMLI ÇELİKLER SAN. VE TİC. LTD. ŞTİ.BÖHLER W500

TORNALAMADA DEĞİŞKEN İLERLEMENİN BAŞLANGIÇ AŞINMASINA OLAN ETKİLERİNİN DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ

formülü zamanı da içerdiği zaman alttaki gibi değişecektir.

DOĞAL KURŞUN METALİK KURŞUN PLAKALAR

Borlama İşleminde Kullanılan Bor Tozu Tane Boyutunun Kaplama Tabakası Üzerine Etkisi

TÜBİTAK 2209-A ÜNİVERSİTE ÖĞRENCİLERİ YURT İÇİ ARAŞTIRMA PROJELERİ DESTEK PROGRAMI

YÜZEYLERİN BİRBİRİNE GÖRE DURUMU


Metalografi Nedir? Ne Amaçla Kullanılır?

Seramikler. Süper alaşım malzemelerin verimli işlenmesi için

GAZ KARIŞIMLARININ İYON NİTRÜRLEME ÜZERİNE ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI (THE INVESTIGATION OF THE EFFECT OF GAS MIXTURES ON ION NITRIDING)

KAPLAMA ÇEŞİDİ VE İŞLEME PARAMETRELERİNE BAĞLI OLARAK TAKIM-TALAŞ ARAYÜZEY SICAKLIĞI VE YÜZEY PÜRÜZLÜLÜĞÜNDEKİ DEĞİŞİM

BÖHLER W303 OSMANLI ALAŞIMLI ÇELİKLER SAN. VE TİC. LTD. ŞTİ. Sıcak iş Çeliklerinin Başlıca Özelliklerinin Karşılaştırılması

AISI 3343 Çeliğinden Üretilen Kalıp Zımbalarının Aşınma Davranışı Üzerinde CrN Kaplamanın Etkisi

AISI 316 Östenitik Paslanmaz Çeliğin İşlenmesinde Talaş Kırıcı Formunun Takım Aşınmasına ve Yüzey Pürüzlülüğüne Etkisi

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

OSMANLI ALAŞIMLI ÇELİKLER SAN. VE TİC. LTD. ŞTİ

SERİ KALİTE - OTOMOBİL ENDÜSTRİSİ İÇİN LUTZ SANAYİ BIÇAK AĞZI VE BIÇAKLARI

TaN, ZrN VE TaN/ZrN ÇOK KATLI KAPLAMALARIN AŞINMA ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ. YÜKSEK LİSANS TEZİ Oğuz YILDIZ

Dr. F. Can Akbaşoğlu, Serhat Adışen, Uğur Gürol, Eylem Subaşı (Akmetal) Prof. Dr. S. Can Kurnaz (Sakarya Üni.)

Örnekler ve 3 Boyutlu Kesme

100 TL/adet ISO TL/adet Metalik Malzemelerde. Standard Specification. 200 TL/adet 99. Elyaf takviyeli plâstik.

ÇİNKO KATKILI ANTİBAKTERİYEL ÖZELLİKTE HİDROKSİAPATİT ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU

YAPI MALZEMELERİ DERS NOTLARI

MMT407 Plastik Şekillendirme Yöntemleri

MMM 2011 Malzeme Bilgisi

Cam Kalıplarının Akımsız Nikel Kaplanması Konulu SANTEZ Projesi

PLAZMA TRANSFER ARK YÖNTEMİYLE FeCr/FeCr+C TOZUNUN DÜŞÜK KARBONLU ÇELİK YÜZEYİNE ALAŞIMLANMASI. Serkan ÖZEL, Bülent KURT, İlyas SOMUNKIRAN

Transkript:

Journal of Engineering and Natural Sciences Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi Sigma 2005/3 EFFECT OF PULSE BIAS VOLTAGE ON ZrN COATINGS BY CATHODIC VACUUM ARC Oğuzhan GÜNDÜZ *1, Faik OKTAR 2, Serdar SALMAN 1 1 Marmara Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi, Metal Eğitimi Bölümü, Göztepe-İSTANBUL 2 Marmara Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Endüstri Mühendisliği Bölümü, Göztepe-İSTANBUL Geliş/Received: 19.04.2004 Kabul/Accepted: 29.06.2005 ABSTRACT In this study, production and characterization of ZrN coatings by cathodic vacuum arc technique under pulse bias voltages are investigated. ZrN thin film coatings were applied on the High Speed Steel (HSS) samples, which were heat treated before coating. The coating thickness, surface roughness, elastic modulus, microhardness and adhesion strength (Scratch and Rockwell C) were also determined, and the data were evaluated after X-Ray analysis. As a result, 200 pulse voltage was found as a good combination for ZrN coating. Keywords: CVA, Adhesion, ZrN, Pulse bias voltage, Thin film. KATODİK VAKUM ARK YÖNTEMİ İLE KAPLANAN ZrN KAPLAMALARA PULSE BİAS VOLTAJININ ETKİSİ ÖZET Bu çalışmada, katodik vakum ark yöntemiyle ile kaplanan ZrN (zirkonyum nitrür) kapalamaların pulse bias voltajlar altında üretimi ve karakterizasyonu incelenildi. Altlık malzeme olarak yüksek hız çeliğine (YHÇ) kaplanmadan önce ısıl işlem uygulandıktan sonra bu tabanlar üzerine ZrN kaplanıldı. Pulse bias voltajı ile kaplanan ZrN kaplamaların kaplama kalınlıkları, mikrosertlikleri, elastisite modülü, yüzey pürüzlülükleri ve yapışma (çizik ve Rockwell C)dayanımı tespit edildi. X-Ray analizinden sonra bütün veriler değerlendirildi. Sonuçda en iyi ZrN kaplamanın 200 pulse bias voltajında olduğu bulundu.. Anahtar Sözcükler: KVA, Yapışma, ZrN, Pulse bias voltaj, İnce Flim. 1. GİRİŞ Geçiş metal nitrür kaplamalar; yüksek sertlik, iyi aşınma direnci, kimyasal kararlılığı, korozyon direnci ve renkleri nedeniyle mükemmel özelliklere sahiptirler[1-3]. Bu nedenle endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır. Son yıllarda çok iyi korozyon direnci mekanik özellikleri ve altın rengi nedeniyle ZrN kaplamalar TiN kaplamalara karşı alternatif bir kaplama olarak ortaya çıkmaya başlamıştır[1]. Yüksek mukavemetli ve estetik olarak altın rengi verme özelliği bulunan zirkonyum nitrür (ZrN) çeşitli endüstriyel ve tüketici uygulamaları bakımından memnuniyet verici özellikler gösterir. Parlak altın rengi ve aşınmaya dayanıklılığı ZrN nin dekoratif kaplama * Sorumlu Yazar/Corresponding Autor: e-posta: oguzhan@marmara.edu.tr, tel: (0216) 336 57 70 / 360 49

O. Gündüz, F. Oktar, S. Salman Sigma 2005/3 konusunda yüksek oranda tercih edilmesine sebep olmaktadır ve cerrahi uygulamalar ile gıda sektörlerinde kullanılmaya başlanmıştır. Özellikle demir dışı metallerin talaş kaldırma işlemlerinde kesici takım yüzeylerine uygulanan ZrN ince film kaplamalar üst seviyede aşınma dayanımı sağlamaktadır. Genellikle Ti-Alaşımları, Al-Alaşımları, Cu-alaşımlarına ZrN kaplamalar yaygın olarak kaplanmaktadır. Uygulama alanları olarak daha çok delme takımlarında, torna kalemlerinde, frezelemelerde, vida dişi çekme takımlarında, raybalama işlerinde, oluk açma takımlarında, zımbalama takımlarında derin çekme takımlarında ve kalıp preslerinde ZrN kaplamalar kullanılmaktadır[1,2,4]. Saat ve mücevher endüstrisi ZrN ü altın görünümü kazandırmak ve aşınmaya karşı dayanıklılığı artırmak için kullanmaktadır. Hırdavat ve boya endüstrisi bu kaplamaları aletlerin aşınmasını önlemede kullanmaktadır. Çizelge 1 de ZrN ün özellikleri görülmektedir. Çizelge 1. ZrN ün özellikleri[5] Sertlik (Knoopp) 4510 kg/mm 2 Erime noktası 2950 0 C Yoğunluk 7,09 g/cm 3 Dayanıklılık 13,6µΩ-cm Kafes Parametresi 4,58 Å Süper iletkenlik sıcaklığı 10K Zirkonyum nitrür elektriksel ve kimyasal özelliklerinden yararlanılması konusunda mikroelektronik endüstrisinin dikkatini yeni yeni cezbetmiştir. Çok katlı filmlerin kalınlığı azaldıkça, materyaller arasında etkileşim ihtimali artar. Bariyer katmanların bu materyallerin etkileşimini engellemekte kullanılabildiği gösterilmiştir. Çizelge 2 de ZrN ve diğer seramik kaplamaların kaplama özellikleri gösterilmiştir. Çizelge 2. ZrN ve diğer seramik kaplamaların kaplama Özellikleri[6] Özellikleri lar Özel lar Malzemesi Yapısı Sertlik (GPa) Sürtünme Katsayısı Kalınlığı (µm) Sıcaklık ( C) Rengi TiN TiCN TiCN-MP TiAIN AlTiN ZrN CrN CBC TiAICN Tekli Çoklu Çoklu Tekli Tekli Tekli Tekli Çoklu Çoklu 24 37 32 35 38 28 18 20 28 0.55 0.2 0.2 0.5 0.7 0.55 0.3 0.15 0.25 1-5 1-4 1-4 1-4 1-3 1-4 1-4 0.5-2 1-4 600 400 400 800 800 600 700 400 500 Altın Sarısı Mavi- Gri Parlak Kırmızı Menekşe Mavi- Siyah Açık Sarı Gümüş Kömür Grisi Kırmızımsı Bakır 50

Effect of Pulse Bias Voltage on ZrN Coatings Günümüzde, metal oksit yarıiletken yerleştirilmiş devrelerde alüminyum veya bakır metal elektrot olarak kullanılmakta ve kontak sinterleme, pasivasyon ve cihaz paketlemesi esnasında alüminyum, bakır ve silikonun düşük sıcaklık iç yayınmayı (inter-difüzyonu) önlemek için bariyer katmanlar kullanılmaktadır. Son zamanlarda, fiziksel buhar biriktirme (FBB) yöntemi sert seramik kaplamalarda kullanımı gitgide artmaya başlamıştır[9]. Katodik ark tekniğinde ise; buharlaştırılacak olan malzeme vakum odasına katot, kaplanacak olan taban malzeme ise anot olarak yerleştirilir. Proseste yüksek akım ve düşük voltaj ile katot üzerinde ark oluşturulur. Bunu sağlamak için katodun ve iş gazlarının iyonizasyon potansiyeline yakın derecede düşük deşarj voltajları (10-30 V) ve katot yüzeyine yüksek akım (100-200 A) uygulanır. Katot yüzeyinde arkın meydana geldiği noktalarda, sıcaklık çok yüksek (yaklaşık 2500 C) değerlere ulaşır ve katodun bu noktaları hemen buharlaşır. Katot üzerinde arkın oluştuğu noktalar sabit değildir ve hızla yer değiştirirler. Böylece katodun homojen olarak buharlaşması sağlanır. Oluşan buhar fazı, katodun önündeki yüksek elektron yoğunluğuna sahip bölgede çarpışmalar sonucu iyonize olur ve oluşan iyonlar hızla taşınırlar[1,7,8]. Katodik ark buharlaştırma sisteminin şematik gösterimi Şekil.1 de gösterilmiştir. Bu çalışmanın amacı, endüstride daha çok TiN kaplamalar kullanılmaktadır. Bu kaplamalara karşı alternatif olarak görünüm özelliğinden (açık sarı) dolayı yaygın kullanımı artmaya başlayan ZrN kaplamaların mekanik özelliklerini de arttırmaktadır.bu amaçla daha çok kaplamada DC(dogru dalga voltajı) bias voltajları kullanılmasına karşın Pulse bias (kare dalga voltajı) güç kaynakları kullanılarak ZrN kaplamaların üzerindeki pulse bias voltajların etkilerinin incelenmesi hedeflenerek ZrN kaplamaların yapışma ve sertlik özelliklerini iyileştirmektir. Reaktif Gazlar (N 2, ) Optik Sıcaklık Ölçer Numunelerin Konulması ARK (Metal İyonları) ++ Me Katot Vakum Odası Odaklama Bobini Ark Güç Kaynağı (-) BIAS Güç Kaynağı Vakum Pompaları (+) Şekil 1. FBB odaklamalı ark sisteminin şematik olarak çizimi[1,2,10]. 2. MATERYAL VE METOT larda Rus imalatı Novatec-12 Model Magnetik Alan Odaklamalı Katodik Ark FBB cihazı kullanılmıştır. Daha önce yapılan çalışmalarımızda kaplama koşullarının en uygun bias 51

O. Gündüz, F. Oktar, S. Salman Sigma 2005/3 voltajları incelenerek en uygun parametreler seçilmiştir[1,10]. Aşağıdaki Çizelge 3 deki kaplama deney koşulları belirlenmiştir. Numune Kodu Sıcaklık Aralığı ( 0 C) Çizelge 3. ZrN Deney Koşulları Bias Voltajı (V) 20kHz Süre (dakika) Katod Akımı (A) N 2 Kısmi Basıncı (mtorr) S1 363-321 100 pulse 45 55-55-55 8 Ön vakum(29) S2 358-381 200 pulse 45 55-55-55 8 Ön vakum(29) S3 388-407 400 pulse 45 55-55-55 8 Ön vakum(29) Gaz Geçiş miktarı (sccm) 90-86 88-85 87-84 Taban malzemesi olarak 25 mm çapında ve 10 mm yüksekliğinde HSS 1.3343 çeliğinin Çizelge 4 de kimyasal analizi gösterilmiştir. Yüksek hız çeliğinden ZrN li kaplanan numuneler Şekil.2 de gösterilmiştir. Şekil 2. ZrN Kaplanmış Numuneler Numuneler ısıl işlemle 65-67 HRC ye sertleştirilmiş ve yüzey parlatma işlemine tabi tutulmuştur. işlemi öncesinde numuneler ultrasonik yöntemlerle yağdan arındırılmış, dionize suda durulanarak temizleme işlemi yapılmıştır. HSS Çeliği DIN 1.3343 Çizelge 4. 1.3343 Yüksek hız çeliğinin(% ağırlık) kimyasal analizi verilmiştir[1,9] C Si Mn P S Cr Mo Ni V W 0,87 0,30 0,20 0,023 0,002 3,84 4,72 0,19 1,75 6,09 Perthometer M1 yüzey profilometre cihazı kullanılarak en az 5 er tane sonuçların ortalaması alınmıştır, farklı voltajlardaki ZrN fazlarını içeren kaplamaların Ra pürüzlülük 52

Effect of Pulse Bias Voltage on ZrN Coatings değerleri ölçülmüş ve karşılaştırılmıştır. Kalınlık ölçümü ise (Calotest), WIRTZ BUEHLER kalınlık ölçüm cihazı ile yapılmıştır. Deneyin prensibi, çapı bilinen bir çelik bilyanın, üzerine damlatılmış 1µm kalınlığında elmas süspansiyon ile birlikte kaplama üzerinde döndürülmesi sonucu kaplamanın aşınması ve oluşan izin iç ve dış çapının matematiksel formülde yerine konması suretiyle kaplama kalınlığının tespitidir. Yapılan kaplamaların sertlik ölçümleri en az 20 ölçüm değerlerinin ortalamasını Fisher HP100 Ultra Mikrosertlik Ölçüm Cihazı kullanılarak yapılmıştır. ların alt malzemeye yapışma özelliğinin incelenmesi amacıyla çizik testleri uygulanmıştır. Bu testler, çizici uç olarak standart Rockwell C (Rc) elmas uçun kullanıldığı IPA Scratch Testler çizik test cihazında gerçekleştirilmiştir. Çizelge 5 de çizme testi parametreleri gösterilmiştir[1,5]. Çizelge 5. Çizme testi parametreleri ZrN Maks. Yük (N) 100 Yükleme Hızı (N/ dk) 100 Tabla Hızı (mm/dk) 10 Çizik Uzunluğu(mm) 10 ların alt malzemeye yapışma özelliğinin incelenmesi için kullanılan yöntemlerden birisi de kaplı numunelere 150 kg normal yük kullanılarak standart Rockwell C sertlik izi testi uygulanır. Bu test sonucunda elde edilen izler etrafında, optik mikroskop ve elektron mikroskobu ile çatlakların miktarı ve kaplamanın taban malzemeden ayrılıp ayrılmadığı incelenerek kaplamaların taban malzemeye yapışmalarının kabul edilebilir mertebelerde olup olmadığı Daimler Benz Rockwell C Test sıkalası ile kontrol edilerek sıkala değerleri ile değerlendirilmiştir. Daimler Benz Rockwell C test yönteminde HF1-HF6 kadar Rockwell C izi görüntüleri gösterilerek göz ile çatlak ve dökülme görüntüleri verilmiştir. Daha sonra X ışınları incelemeleri için Bruker markalı X ışınları difraktometresi kullanılmıştır. Cu Kα radyasyonu kullanılarak ZrN kaplamaların faz analizi gerçekleştirilmiştir. 3. DENEY SONUÇLARI VE TARTIŞMA 100-200-400 Pulse bias voltajlarda kaplanan ZrN kaplamaların her numune için sertlik, elastisite modülü, pürüzlülük değeri ve kaplama kalınlık ölçümleri alinmıştır. Bulunan değerler Çizelge 6 da verilmiştir. Rockwell C izi uygulayarak yapılan iz görüntüsü ve kenar kısmı elektron mikroskobu ile incelenmiştir. Şekil.3 de her numune için iz ve kenar kısmı resimleri gösterilmiştir. Daha sonra Daimler Benz Rockwell C izi sıkalası ile gözle kontrol edilerek görüntü değerleri Çizelge 6 da gösterilmiştir. Çizik testi uygulanan numunelerin Şekil.4 de görüldüğü gibi tipik çizik testi grafiği her numune için elde edilmiştir. Grafikten faydanılarak Lc1 ve Lc2 değerleri tespit edilerek Çizelge 6 da verilmiştir. Çizik izi elektron mikroskobu ile Şekil.4 de gösterilmiştir. Şekil 3 de görüldüğü farklı bias voltajlarında kaplanan ZrN numuneler arasında gözle kontrol edildiğinde çatlak izlerinin net bir şekilde görülmekte ve birbirleri arasındaki çatlak izleri karşılaştırılabilmektedir. 53

O. Gündüz, F. Oktar, S. Salman Sigma 2005/3 S1(a) S1(b) S2(a) S2(b) S3(a) S3(b) Şekil 3. ZrN kaplama üzerinde oluşan S1(a), S2(a) ve S3(a) Rockwell C izis1(b), S2(b) ve S3(b) Rockwell C izinin kenar kısmının elektron mikroskobu görüntüsü 54

Effect of Pulse Bias Voltage on ZrN Coatings S1(I) S1(II) S2(I) S2(II) S3(I) S3(II) Şekil 4. ZrN kaplama üzerinde oluşan S1(I),S2(I)ve S3(I) normal kuvvet-sürtünme kuvvetis1(ii), S2(II) ve S3 (II) çizik izinin çatlak paternine ait elektron mikroskobu görüntüsü 55

O. Gündüz, F. Oktar, S. Salman Sigma 2005/3 Şekil 4 de görüldüğü gibi en yüksek yapışma mukavemeti 200 pulse bias voltajında meydana gelmektedir. Numuneler Çizelge 6. Pulse Bias Voltajlarda ZrN ların Karakterizasyon Sonuçları Pulse Bias voltaj (-V) Kalınlık (µm) Pürüzlülük Ra (µm) Yapışma Lc1 (N) Yapışma Lc2 (N) Rockwell C test Sertlik (Nmm - 2 ) Elastisite Modülü (GPa) S1 100 4,6 0,065 35,4 72,6 HF2 26590 326,21 S2 200 4,0 0,060 47,1 87,9 HF1 30121 344,26 S3 400 4,0 0,060 23,4 59,1 HF3 27842 338,48 100,200 ve 400 Pulse bias voltajlarda kaplanan ZrN kaplamaların X-Ray analizleri sonuçlarında Şekil.5 de görüldüğü üzere X-Ray Paternlerinde ZrN fazının varlığı ve (111),(200) ve (311) düzlemleri tespit edilmiştir. Yapılan analizler neticesinde düşük açılarda (200) doğrultusunda tercihli yönlenme görülmüştür. 100 V Pulse dan başlıyarak Pulse değeri yükseldiğinde (100-200-400 Pulse) tercihli yönlenmenin giderek azaldığı gözlenmiştir. 200 pulse bias voltajındaki difraksiyon paterninde (111) ve (200) düzlemleri arasındaki şiddet farkları diğer pulse bias voltajlarına göre en az olarak meydana gelmiştir. 100 PULSE ZrN (111) (200) (311) 200PULSE 400PULSE Two-theta (degrees) Şekil 5. 100,200 ve 400 Pulse Bias Voltajlarda Kaplanan ZrN ların X-Ray Paternleri 56

Effect of Pulse Bias Voltage on ZrN Coatings 4. SONUÇLAR Pulse bias voltajı 100 V dan 200 V yükseldikçe pürüzlülük ve kaplama kalınlığı azalmakta ve 400 V da bir değişiklik gözlenmemektedir. Çizik testi sonuçlarında en iyi yapışma dayanımının 200 pulse bias voltajında olduğu tespit edilmiştir. Daimler Benz Rockwell C testi uygulamasında en iyi değeri HF1 değeri olarak 200 pulse bias voltaj değeri vermiştir. Sertlik sonuçları sırasıyla 26590 30121 27842 (N.mm -2 ) değerleri olarak elde edilmiştir. X Ray analizi sonucunda ZrN fazın varlığı tespit edilmiş ve (200) doğrultularında pulse bias voltaj değeri yükseldikçe tercihli yönlenmenin azaldığı tespit edilmiştir. ZrN kaplamalarda en iyi yapışma, en iyi sertlik değeri yanlızca 200 pulse bias voltajında olduğu tespit edilmiştir. TEŞEKKÜR ZrN kaplamaların hazırlanması ve üretimini yapan TİNKAP a ve karakterizasyonu için İTÜ ince film karakterizasyon laboratuarının imkanlarını sunan Prof.Dr. M.ÜRGEN hocamıza teşekkür ederiz. KAYNAKLAR [1] Gündüz O., Ark Fiziksel Buhar Biriktirme Yöntemiyle Zrn ların Farklı Bıas Voltajlarında Üretimi Ve Karakterizasyonu Yüksek Lisans Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, M.Ü., 2004. [2] Huang J.H., Hsu C.Y., Chen S.-S., Yu G.P., Effect of substrate bias on the structure and properties of ion-plated ZrN on Si and stainless steel substrates,materials Chemistry and Physics 7714 21, (2002). [3] Chou Wen-jun., Yu Ge-Ping., Huang Jia-Hong., Corrosion Resistance of ZrN Films on AISI 304 Srainless Steel Substrate, Surf.Coat.Tech., 211-217, 2001. [4] Nose M., Zhou M., Honbo E., Yokota M., Saji S., Colorimetric properties of ZrN and TiN coatings prepared by DC reactive sputtering, Surf. Coat. Technol. 142-144, (2001). [5] Mcgregor D.R. Growth Optimization and Characterization of Reactively Sputtered Zirconium Nitride Thin Flims For III-V Buffer Layer Applications MSc. Nort Caroline State University, (2002). [6] www.swiss-tekcoatings.com, Swiss Tek Coatings Inc. High Performance PVD Tool Coatings (2004). [7] Lee Jyh-Wei., Duh Jenq-Gong., Wang Jyh-Hwa., Mechanical property evaluation of cathodic arc plasma-deposited CrN thin films on Fe-Mn-Al-C alloys, Surf. Coat. Technol.,223-230, (2003). [8] Gruss K.A., Davis R.F., Adhesion measurement of zirconium nitride and amorphous silicon carbide coatings to nickel and titanium alloys Surf. Coat. Technol. 114,156 168, (1999). [9] Shum P.W., Z.F., Zhou K.Y. Li, Chan C.Y., Mechanical and tribological properties of amorphous carbon films deposited on implanted steel substrates,thin Solid Films,458, 203 211, (2004). [10] Türküz C., Gündüz O., Salman S., FBB Yöntemi ile Biriktirilen ZrN ların Özelliklerinin İncelenmesi, Denizli Malzeme Sempozyumu ve Sergisi, 14-15-16 Nisan, (2004). 57