تأثیر متغیرهای فرآیند pacvd در ایجاد پوشش نانو ساختار ticn
Abstract
در این تحقیق تأثیر متغیرهای فرآیند رسوب دهی شیمیایی از فاز بخار به کمک پلاسمای جریان مستقیم (dc-pulsed cvd) در ایجاد پوشش نانوساختار ticn روی زیرلایه فولاد 30 mocrni 20q بررسی شد. در ابتدا جهت افزایش چسبندگی و بارپذیری پوشش، زیرلایه مورد نظر تحت عملیات نیتروژن دهی پلاسمایی در دمای 525 درجه سانتی گراد قرار گرفت. طراحی آزمایش به صورت سری با به دست آوردن شرایط بهینه از لحاظ چسبندگی و سختی صورت گرفت. جهت بررسی تأثیر حضور گاز متان در محفظه واکنش، نسبت ch4/(ticl4+n2) به میزان 0، 1/0، 2/0، 3/0 و 4/0 در نظر گرفته شد. پس از بدست آمدن شرایط بهینه، عملیات در سه دمای 525، 500 و 475 درجه سانتی گراد و چرخه کار در سه حالت 33، 43 و 53% بررسی گردید. ترکیب شیمیایی، ساختار و خواص مکانیکی پوشش با استفاده از طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (eds)، میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به تفنگ الکترونی (fe-sem)، پراش اشعه ایکس (xrd)، آزمون ریزسختی سنجی و آزمون چسبندگی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که حضور گاز متان در ترکیب گازی سیستم سبب به وجود آمدن پوشش نانوساختار ticn می شود. تغییر نسبت این متغیر به دلیل افزایش میزان ذرات فعال کربن در محیط واکنش، موجب افزایش نسبت کربن در ساختار ticn می شود. همچنین افزایش کربن در ساختار پوشش سبب کاهش اندازه دانه های ایجاد شده در پوشش از 60 به 16 نانومتر و افزایش سختی سطح پوشش حاصله تا hk0.013077 و در نهایت افزایش چسبندگی پوشش به دلیل افزایش تطابق ساختاری پوشش حاصله با زیرلایه می-شود. تغییرات دما در دمای رسوب دهی نشان داد که ترکیب شیمیایی پوشش حاصل تحت تأثیر تغییرات دما بوده به طوری که کاهش دما از 500 تا 475 درجه سانتی گراد سبب کاهش کربن در پوشش می شود. همچنین افزایش چرخه کاری یا به عبارتی زمان روشن بودن پلاسما به کل زمان پالس، سبب افزایش میزان نیتروژن موجود در ساختار شده که به ماهیت واکنش پذیری نیتروژن مربوط می شود.