ارزیابی تابعیت چسبندگی پوشش pvd-tin از زبری میانگین و سختی بستره تحت آزمون خراش بار-گسسته

در این پژوهش، تاثیر زبری سطح بستره فولاد زنگ‌نزن 420aisi بر چسبندگی پوشش نیترید تیتانیوم اعمالی به روش نهشت فیزیکی بخار قوس کاتدی به صورت کمی بررسی شده است. در این راستا، از عملیات سنباده و پولیش مکانیکی، ماسه پاشی معمولی و فرسایش سطح با ذرات سیلیس جهت ایجاد زبری بر بستره‌ها استفاده شد. نتایج نشان داد با افزایش زبری بستره، زبری پوشش‌ها بطور مستقیم افزایش می‌یابد، اما برای زبری‌های بسیار کم بستره، اختلاف زبری زیادی بین بستره و پوشش وجود دارد که به دلیل وجود ماکروذرات است. ارزیابی چسبندگی پوشش‌ها بوسیله آزمون خراش نشان داد با افزایش زبری بستره از نمونه پولیش‌شده به نمونه ماسه‌پاشی‌شده، به دلیل اثر سایه برای زبری‌های بالا و همچنین افزایش نقاط بلند سطحی که به عنوان مناطق تمرکز تنش عمل می‌کنند، عرض خراش بیشتر شده و چسبندگی کاهش یافته است. از طرفی، با افزایش سختی بستره‌ نیز مشاهده شد که چسبندگی پوشش‌ها طی آزمون خراش تا حدی افزایش یافته است و عرض خراش کاهش می‌یابد. تطابق بیشتر خواص مکانیکی پوشش و بستره، علاوه بر محدودسازی تغییر شکل پلاستیک در فصل مشترک، از جمله دلایل بهبود چسبندگی طی افزایش سختی بستره بشمار می‌آید.

evaluation of the pvd-tin coating adhesion dependency on the substrate arithmetic roughness and hardness under discrete-loading scratch test

in this research, attempts have been made to evaluate the adhesion of titanium nitride coatings coated through cathodic arc physical vapor deposition process on aisi 420 stainless quantitatively. in this regard, changing the surface textures of the substrate was conducted utilizing polishing, sandblasting, and erosion. the results revealed that the roughness of titanium nitride coatings increased with increasing the substrate roughness, especially in lower roughness due to droplets' residence. the scratch test outcomes showed that with raising the substrate's roughness from polishing to sandblasting, the scratch widths increased, and the adhesion of coatings reduced, caused by the increase of substrate's roughness altogether with enhanced stress concentration zones and shadow effect. also, our findings demonstrated that by increasing the hardness of the substrate, the scratch widths decreased, and adhesion has increased due to more adaptability of the mechanical properties of substrate and coating, constrained plastic deformation of the substrate at the interface.