नी - डोपेड टीआई 2 - संरचना और यांत्रिक गुणों पर पूर्वाग्रह का प्रभाव, मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग द्वारा तैयार किए गए कोटिंग्स

Apr 17, 2019|

नी की एक श्रृंखला - डोपेड टीआईबी 2 - आधारित कोटिंग्स को दोहरे लक्ष्य गैर प्रतिक्रियाशील मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग द्वारा तैयार किया गया था। यह संरचना एक्स-रे ऊर्जा स्पेक्ट्रोमीटर द्वारा निर्धारित की गई थी, कोटिंग की संरचना का विश्लेषण एक्स-रे विवर्तन और स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी द्वारा किया गया था, और कठोरता, मापांक, अस्थिभंग कठोरता, फिल्म आधारित आसंजन और कोटिंग के आदिवासी गुण नैनो इंडेंटेशन, विकर्स इंडेंटेशन, स्क्रैच और घर्षण और पहनने की विशेषता थी। परिणाम बताते हैं कि: इस प्रक्रिया द्वारा तैयार किए गए tib2-ni कोटिंग में एक हेक्सागोनल TiB2 संरचना है, और विकास संरचना बहुत घनी है, जिसमें कोई स्पष्ट स्तंभ विकास संरचना और कम सतह खुरदरापन नहीं है। कठोरता 40GPa से अधिक है; कोटिंग में अच्छी फ्रैक्चर बेरहमी है। पूर्वाग्रह की वृद्धि के साथ फ्रैक्चर की क्रूरता और एकजुट बल में वृद्धि होती है। इसी समय, तैयार कोटिंग्स के घर्षण गुणांक सभी 0.5 ~ 0.6 की सीमा में हैं, और पहनने की दर परिमाण के समान क्रम में है।

मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग द्वारा तैयार की गई TiB2 आधारित कोटिंग में उच्च कठोरता और उच्च रासायनिक स्थिरता है, इसलिए इसे व्यापक रूप से कई पहलुओं में उपयोग किया गया है, और काटने के उपकरण, मोल्ड और एयरोस्पेस भागों की सतह की रक्षा के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। हालांकि tib2- आधारित कोटिंग में उच्च कठोरता होती है, उच्च कठोरता वाली सामग्री आमतौर पर भंगुर होती है और विरूपण में आसानी से विफल हो जाती है। कम क्रूरता इंजीनियरिंग में tib2- आधारित कोटिंग के अनुप्रयोग को सीमित करती है, और इसकी कठोरता में सुधार एक बहुत महत्वपूर्ण अनुसंधान दिशा बन गई है। सामान्य तौर पर, कठोरता की वृद्धि आसानी से कठोरता की कमी को जन्म देगी, और दोनों को प्राप्त करना मुश्किल है।

धातु और सिरेमिक सामग्री का व्यापक रूप से कई पहलुओं में उपयोग किया जाता है। धातु की मुख्य विशेषता यह है कि इसमें उच्च क्रूरता है। सिरेमिक में उच्च कठोरता है, लेकिन कम कठोरता है। हाल के वर्षों में, सिरेमिक / धातु नैनोकम्पोजिट कोटिंग्स को सिरेमिक आधारित कोटिंग्स में नमनीय सामग्रियों को शामिल करके तैयार किया गया है, जिसका व्यापक अध्ययन किया गया है। कुछ अध्ययनों ने Ni या Ti को कई कार्बाइड्स और नाइट्राइड कोटिंग्स में डोप किया है, जैसे Ni doped TiC, TiN और CrN, Ti doped SiN, आदि। धातु डोपिंग कठोरता और क्रूरता में परिवर्तन का कारण बनेगी। अकबरी एट अल। 25GPa से अधिक कठोरता और अच्छी क्रूरता के साथ t-ni-n कोटिंग मिली।

उपरोक्त शोध के आधार पर, यह पेपर TiB2 दरार प्रतिरोध के लिए अलग-अलग धातु का अध्ययन करता है, एंटी-क्रैकिंग प्रदर्शन पर पाया जाने वाला नी डोपिंग का प्रभाव z * स्पष्ट है, लेकिन पिछले अध्ययनों में, पाया गया कि हालांकि सुधार हुए हैं, लेकिन वहां स्पष्ट स्तंभ विकास है, यह दर्शाता है कि कोटिंग के प्रदर्शन में सुधार के लिए बहुत जगह है, इसके आधार पर, यह लेख सब्सट्रेट पूर्वाग्रह TiB2 - नी कोटिंग को बदलकर मध्यवर्ती आवृत्ति और आरएफ पावर मैग्नेट्रोन स्पटरिंग उपकरण के दोहरे लक्ष्यों को अपनाता है - पूर्वाग्रह। तैयार किए गए कोटिंग की संरचना और गुणों का अध्ययन किया गया था, और इसके विकास की संरचना, कठोरता, अस्थिभंग क्रूरता, फिल्म आसंजन और जनजातीयता पर पूर्वाग्रह के प्रभाव पर चर्चा की गई थी।

1. प्रयोग

1.1 कच्चे माल और तैयारी

कोटिंग को MS450 हाई-वैक्यूम डबल-टारगेट मैग्नेट्रोन स्पटरिंग उपकरण के साथ तैयार किया गया था। सब्सट्रेट पूर्वाग्रह को बदलकर, अलग-अलग पूर्वाग्रह के साथ tib2-ni कोटिंग को कॉनिंग ईगल ग्लास, सिंगल क्रिस्टल सी (100) और एम 2 हाई-स्पीड स्टील सब्सट्रेट पर जमा किया गया था। TiB2 लक्ष्य (व्यास में 100 मिमी, मोटाई में 4 मिमी, शुद्धता में 99.9)

1.2 कोटिंग लक्षण वर्णन

ब्रुकर डी 8 प्रकार एक्स रे विवर्तन (एक्सआरडी) का उपयोग कोटिंग चरण विश्लेषण, क्यूके अल्फा, थीटा / थीटा मोड पर किया गया था, चरण लंबाई 0.01 ° , स्कैनिंग रेंज 20 ° ~ 70 ° के रूप में सेट करें । कोटिंग की वृद्धि संरचना Hitachi S4800 उच्च संकल्प क्षेत्र उत्सर्जन स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (SEM) का उपयोग कर मनाया गया था। त्वरण वोल्टेज 4kV था। कोटिंग की कठोरता माप MTS NANO G200 नैनोमीटर इंडेंटेशन इंस्ट्रूमेंट पर किया गया था, और हीरे के बर्ककोविच सिर का उपयोग किया गया था। सब्सट्रेट के प्रभाव को कम करने के लिए, z * बड़ा इंजेक्शन गहराई 150nm (फिल्म मोटाई का लगभग 1/10) निर्धारित किया गया था। प्रत्येक नमूना 8 बिंदुओं पर मापा गया था और औसतन, और प्लास्टिसिटी इंडेक्स की गणना लोडिंग से की गई थी। और घटता घटता है। CSM के रेवेस्ट रिस्टेस्ट उपकरण का उपयोग कोटिंग और सब्सट्रेट के बीच बाध्यकारी बल का विश्लेषण करने के लिए किया गया था, और दबाव सिर 200 मीटर की त्रिज्या के साथ एक डायमंड रॉकवेल दबाव सिर था। लोडिंग बल 0 ~ 100N था, और लोडिंग की लंबाई 3 मिमी थी। विकर्स इंडेंटेशन टेस्ट का उपयोग करके एचवी -1000 माइक्रोहार्डनेस टेस्टर। FEI QuantaTM 250FEG SEM का उपयोग 5kV के वोल्टेज के साथ खरोंच आकृति विज्ञान और विकर्स इंडेंटेशन आकारिकी को चिह्नित करने के लिए किया गया था। कोटिंग के ट्राइकोलॉजिकल गुणों को CETR umt-3 घर्षण परीक्षण मशीन की विशेषता थी, और गेंद और डिस्क घूमकर मोड का उपयोग किया गया था। कमरे के तापमान और 62 5% की आर्द्रता पर किया गया था। दोहरी गेंद 6 मिमी के व्यास के साथ Al2O3 गेंद है, जो 2N के रूप में भरी हुई है। दोहरा क्षेत्र के घूमने वाले वेग और आवृत्ति 5 सेमी / एस और 5 हर्ट्ज हैं। कल्ला-टेंसर अल्फा का उपयोग करके पहनने के निशान का गहन वितरण प्राप्त किया गया था। -स्टेप आईक्यू सतह प्रोफाइलर।

2, निष्कर्ष

(1) मैग्नेट्रॉन स्पैटरिंग उपकरण का इस्तेमाल अलग-अलग पूर्वाग्रह दबावों में नी डोपेड टीआईबी 2 बेस कोटिंग तैयार करने के लिए किया गया था।

(2) संरचना के संदर्भ में, सभी तैयार किए गए tib2-ni कोटिंग्स में केवल एक हेक्सागोनल TiB2 संरचना है। कम पूर्वाग्रह कोटिंग अनाकार हो जाता है, और उच्च पूर्वाग्रह कोटिंग अच्छा क्रिस्टलीयता है। सभी कोटिंग्स में घने विकास संरचना, कोई स्पष्ट स्तंभ संरचना और कम खुरदरापन (1nm से कम) नहीं है।

(3) प्रदर्शन के मामले में, कठोरता TiB2 से अधिक है और 40GPa से अधिक है; यह पाया जाता है कि डक्टिलिटी इंडेक्स और इंडेंटेशन टेस्ट के माध्यम से डक्टिलिटी अच्छी होती है। स्क्रैच परीक्षण के माध्यम से, ट्रांसफॉर्मर दबाव में वृद्धि के साथ कोटिंग आसंजन बढ़ जाता है, उच्च पूर्वाग्रह tib2-ni कोटिंग में एक अच्छा आसंजन होता है; आदिवासी गुणों के संदर्भ में, तैयार किए गए कोटिंग्स के घर्षण गुणांक सभी 0.5 और 0.6 के बीच हैं, और पहनने की दर 1.2 10-15 से 3.2 10-15 एम 3 / एन मीटर की सीमा के भीतर है, जो परिमाण के समान क्रम को बनाए रखता है।

(4) संरचना और गुणों के अध्ययन के माध्यम से, उच्च सब्सट्रेट पूर्वाग्रह (लगभग -110 वी) द्वारा तैयार किए गए टिब-नी कोटिंग बेहतर प्रदर्शन दिखाते हैं।

IKS PVD of PVD वैक्यूम डेकोरेटिव ， टूल्स का निर्माण equipment ऑप्टिकल कोटिंग उपकरण D संपर्क s. iks.pvd@foxmail.com

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