Bor Nitrür Kaplamaların Karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada, Bor Nitrür kaplama (BN) Fiziksel Buhar Biriktirme yöntemi (FBB) - magnetron saçtırma tekniği ile biriktirilmiştir. D2 alttaş çeliği farklı BN alotropları ile kaplanmış karakterizsyonlarda kullanılmıştır. Radyo frekanslı bir güç kaynağına bağlı olan kristal büyütülmüş heksagonal Bor Nitrür (h-BN) hedef plakası kullanılmıştır. Diğer bir radyo frekanslı güç kaynağı alttaş tutucusuna bağlıdır. Karakterizasyonlar için alt taş olarak D2 çeliği kullanılmıştır. Ayrıca, farklı kaplama parametreleri kullanılarak BN kaplamadaki etkileri incelenmiştir. Elde edilen kaplamaların kalınlık, sertlik, sürtünme katsayısı, aşınma direnci, yapışkanlık gibi mekanik özellikleri ve tribolojik ölçümleri için nano sertlik, tribometre, çizik testi cihazları kullanılarak değerlendirilmiştir. Ayrıca, kristal yapı incelemeleri için FourierTransform Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR) tekniği kullanılmıştır. Yapılan incelemeler sonucunda, h-BN fazı ile birlikte değişik allotropların da bulunduğu BN kaplamalar elde edilmiştir. Bu allotroplar; c-BN, w-BN, r-BN, t-BN, e-BN, a-BN dir. Birden fazla fazın bulunmasından dolayı yüzey özellikleri çeşitli yönlerde etkilendiği gözlemlenmiştir. Sertliğe ve kalınlığa olumlu etkileri gözlemlenmiştir. Kaplama parametreleri ile kaplama özellikleri arasında elde edilen korelasyonlartartışılmıştır.

In this study, Boron Nitride (BN) coating is deposited by the magnetron sputtering - physical vapor deposition (PVD) technique.D2 steel substrates are coated with different allotropes of BNand are usedas substrates for characterisations. Single crystal grown hexagonal BN (h-BN) target is used and isconnected to a radio frequency power supply. Another powersupply connected to the substrate holder is used for substrate bias.Also, during this study the effects of the BN coating by using various coating parameters are investigated. The thickness of the resulting coatings, friction coefficient, wear resistance are evaluated for mechanical properties and also nanohardness, and scratch behavior are measured. In addition, Fourier Transform Infrared Spectroscopy for crystal structure analysis (FTIR) technique is used for crystal structure of BN films. The results of the investigations show that not only h-BN phases are obtained but also various different BN allotropes such as c-BN, w-BN, r-BN, t-BN, e-BN, a-BN are obtained. Since there is more than one phase, surface properties are investigated for each case.Positive effects on the hardness and thickness are observed.Correlations between coating parameters and coating properties are discussed.