AZ91 Mg Alaşımlarının Korozyon ve Aşınma Dayanımı Artırmak için Geçiş Elementi Metal Nitrür Kaplamaların İncelenmesi

Abstract

Geçiş elementi metal nitrürleri mükemmel aşınma ve korozyon dayanımı ve aşırı sertlik gibi iyi mekanik özelliklerinden dolayı kesici aletlerin kaplanmasında ve tıbbi implant yüzeylerinin korunmasında yaygın olarak kullanılmaktadır. Otomotiv parçaları hem korozyona hem de hasara yol açacak darbelere maruz kaldıkları için, bu malzemelerin kaplanmasında daha iyi sertlik mukavemeti ve kırılma dayanımı gösteren metal nitrür yapıları ön plana çıkmaktadır. Bu çalışmada, TiN ve VN tabanlı kaplamaların elementer konsantrasyonlarının ve çok katmanlı kaplama tasarımının Mg alaşımlarının aşınma ve korozyon dayanımı üzerindeki etkisi sistematik olarak belirlenmiştir. AZ91D Mg alaşımının yüzeyi RF ve DC magnetron saçtırmalı biriktirme sistemi kullanılarak TixV1-xN ve TixV1-xN/VN ince film kaplamalarıyla kaplanmış ve bu kaplamaların Mg alaşımın yapısal ve mekanik özellikleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Kaplamaların elementer kompozisyonları, yüzey morfolojileri, yapısal özellikleri, korozyon dirençleri, mekanik ve tribolojik özellikleri sırasıyla x-ray fotoelektron spektroskopisi (XPS), atomik güç mikroskobu (AFM), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve x-ray difraksiyonu (XRD), elektrokimyasal korozyon ölçümleri, sertik testi ve çizik testi kullanılarak analiz edilmiştir. Magnezyum alaşımı üzerine yapışma mukavemeti yüksek ve iyi kalitede kaplamalar elde etmek için; kaplama kalınlığı, kaplama esnasında kullanılan gaz karışımı oranları, ve büyütme oranı gibi parametreler değiştirilecek ve optimum kaplama koşuları belirlenmiştir. Büyütmenin ilk aşamalarında, alttaştan yayılan oksijen atomları nitrür kaplamlarının bileşimini etkilemiştir. Kaplama içerisine V dâhil edilmesiyle, kaplamaların yüzey pürüzlülüğü, korozyon direnci ve altlık metale yapışma mukavemetleri önemli ölçüde iyileştirilmiştir. Bu tür kaplamların korozyon davranışı kaplama kalınlığından ve oluşturulan tabakalardan bağızsız olmasına rağmen, kaplamaların mekanik ve tribolojik özellikleri kaplama kalınlığının artırılmasıyla iyileşmiştir. En iyi aşınma dayanımına sahip olan sert ve nispeten pürüzsüz kaplamalar, toplam kalınlığı 1,1 ?m olan ve 11 katmandan oluşan Ti0.5V0.5N/VN kaplamalarıdır. Aşınma ve korozyon deneyleri sonucunda nitrür kaplamalarının, magnezyum alaşımlarının aşınma ve korozyon dirençlerini önemli ölçüde arttırdığı tespit edilmişt