بررسی ساختار و خواص لایه نازک کربن شبه الماس ایجاد شده برروی فولاد aisi 4140 توسط فرایند رسوب‌دهی پرتو یونی

پوشش ‌های کربن شبه الماس به دلیل دارا بودن خواص برجسته مکانیکی و تریبولوژیکی، کاربرد فراوانی جهت بهبود خواص سطحی آلیاژها دارند. در این پژوهش، پوشش کربن شبه الماس با دو منبع گازی متان (ch4) و استیلن (c2h2) با زمان رسوب ‌دهی متفاوت برروی آلیاژ فولادی 4140 توسط فرایند لایه ‌نشانی پرتو یونی ایجاد گردید. در ادامه جهت ارزیابی های ساختاری پوشش ‌های کربن شبه الماس ایجاد شده، از آزمون ‌های رامان و میکروسکوپ الکترونی گسیل میدانی (fesem) استفاده شد. همچنین جهت بررسی رفتار مکانیکی پوشش‌ های اعمالی، از آنالیز نانودندانه گذاری استفاده شد. داده ‌های بدست آمده از طیف‌ سنجی رامان، نسبت id/ig کمتر و مقدار پهنا در نصف بیشینه پیک g بزرگتری را برای پوشش‌ های کربنی ایجاد شده با منبع گازی استیلن نشان داد. تصاویر fesem از مقطع پوشش ‌های ایجاد شده، نشان ‌دهنده بالاتر بودن نرخ رسوب پوشش کربنی با منبع گازی استیلن بود. نتایج حاصل از آزمون نانوسختی سنجی نشان داد که پوشش کربن شبه الماس ایجاد شده با منبع گازی استیلن ((c2h2 در مدت زمان لایه ‌نشانی 90 دقیقه،  از سختی (h) و مدول الاستیک (e) بالاتری برخوردار بود که به ‌ترتیب برابر با 20.18 و 188 گیگاپاسکال بود. 

investigation of the structure and properties of diamond-like carbon thin film formed on aisi 4140 steel by ion beam deposition

diamond-like carbon coatings are widely used to improve the surface properties of alloys due to their excellent mechanical and tribological properties. in this study, diamond-like carbon coatings were created on 4140 steel alloy by ion beam deposition process with two gas sources, methane (ch4) and acetylene (c2h2) with different deposition times. next, raman and field emission electron microscopy (fesem) tests were used to evaluate the structure of the diamond-like carbon coatings. nano- indentation analysis was also used to investigate the mechanical behavior of the applied coatings. raman spectroscopy data showed a lower id/ig ratio and a larger width at half maximum of the g peak for carbon coatings formed with an acetylene gas source. fesem images of the cross-sections of the created coatings showed a higher deposition rate of the carbon coating with an acetylene gas source. the results of the nanohardness test showed that the diamond-like carbon coating created with the acetylene gas source (c2h2) during the deposition time of 90 minutes had a higher hardness (h) and elastic modulus (e), which were respectively equal to with 20.18 and 188 gpa.