Nitrürlenmiş H13 çeliği yüzeyine kaplanan TiAlZrN tabakasının tribolojik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu tezde, alüminyum ekstrüzyonu işleminde kalıp malzemesi olarak yaygın bir kullanıma sahip olan AISI H13 (X40CrMoV5-1) sıcak iş takım çeliğinin aşınma direncinin artırılması amacıyla, yüzeyine ilk olarak nitrürleme işlemi uygulandı ardından TiAlZrN malzemesi darbeli DC kapalı alan dengesiz manyetik ortamda sıçratma yöntemi kullanılarak kaplandı. Kaplama parametrelerinin optimizasyonu için, Taguchi L9 (33) deney tasarım yöntemi kullanıldı. Zr akımı, bias gerilimi ve çalışma basıncı değişken parametreler olarak belirlendi. Kaplama işleminin ardından, üretilen kaplamaların kalınlıkları ve morfolojik özellikleri taramalı elektron mikroskobu ile incelendi. Kaplamaların yapısındaki faz özellikleri X ışını difraksiyonu, kimyasal bileşimleri ise EDS analizi ile belirlendi. Kaplamaların sertlikleri, mikrosertlik ve nanosertlik cihazları kullanılarak ölçüldü. Adezyon dirençleri ise çizik testi ile belirlendi. Kaplamaların sürtünme ve aşınma deneyleri ball on disk aşınma cihazı ile oda sıcaklığında gerçekleştirildi. Sonuçlar nitrürlenmiş ve ardından TiAlZrN kaplanmış AISI H13 çeliğinin, taban malzeme olarak kullanılan nitrürlenmiş çelikten daha yüksek sertliğe sahip olduğunu gösterdi. Yapılan ANOVA analizleri sonucunda; bias gerilimi ve Zr akımının, kaplama kalınlığı, sertliği ve adezyon dayanımı üzerinde dikkate değer bir etkiye sahip olduğu belirlendi. Ayrıca adezyon dayanımı ve sertliğin, kaplamaların oda sıcaklığındaki aşınma dirençlerini önemli derecede etkilediği belirlendi.