W LAUWERENS

4612

Darbeli manyetik alanda sıçratma ile üretilen neme dirençli $MoS_x$ filmler

$MoS_x$ iyi bir yağlayıcı olarak bilinir, fakat $MoS_x$ ince filmlerin yağlama özelliği kaplama parametreleri ile, bilhassa yüksek bağıl nem şartlarında önemli ölçüde etkilenir. Bu çalışmada $MoS_x$ filmler, çift kutuplu darbeli güç kaynağı kullanılarak manyetik alanda sıçratma ile büyütüldü. Argon basıncı, taban malzeme sıcaklığı, taban malzeme ön (bias) gerilimi, katot gücü ve kaplama süresi gibi birçok parametre değiştirildi. Kimyasal bileşim, yüzey şekilleri (morfoloji) ve yapısı, enerji dağılım analizi (EDS), Rutherford geri saçılma (RBS), taramalı elektron mikroskop (SEM) ve X ışını kırınım ölçer (XRD) gibi birçok yöntemle araştırıldı. Tribolojik özellikler, disk üzerinde küre (ball-ondisk) fretting cihazıyla tespit edildi. Sonuçlar, düşük argon basıncında (0.4 Pa'nın altında) ve düşük taban malzeme sıcaklığı (oda sıcaklığı)'nda üretilen $MoS_x$ filmlerin düşük sürtünme katsayısı ve uzun aşınma ömrü sergilediğini göstermiştir. Bu filmler, çok düşük kükürt miktarına (genellikle x = 1.2 ~ 1.8 olarak belirtilen değerlerin aksine bu filmlerde x~l, hatta daha düşük), özelliksiz bir morfoloji ve güçlü (002) bazal düzlem kırınım pikine sahiptirler. % 9O'a kadar bağıl nem, sürtünme katsayısı ve aşınma ömründe çok az bir etkiye sahiptir. Filmlerin yapısı, sürtünme ve aşınma mekanizması düşük kükürt miktarı açısından değerlendirildi.

It is well known that $MoS_x$ is a good lubricant, but the lubricity of $MoS_x$ thin films is greatly affected by the deposition parameters, especially when used under environmental conditions of high relative humidity. In this work, $MoS_x$ films were prepared by magnetron sputtering using a bipolar pulsed power supply. Several deposition parameters such as argon pressure, substrate temperature, substrate bias voltage, cathode power and deposition time were varied. Composition, morphology and structure were investigated by a number of techniques including energy dispersive spectroscopy (EDS), Rutherford back scattering (RBS), scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD). Tribological properties were measured with a ball-on-disk fretting tester. The results show that $MoS_x$ films prepared at low argon pressure (below 0.4 Pa) and low substrate temperature (room temperature) have a low friction coefficient and long wear life. These films have are remarkable low sulfur content (x=1 and even smaller, in contrast to frequently reported values of x = 1.2 ~-1.8), a featureless morphology and only a strong basal plane (002) diffraction peak. The relative humidity, up to values of 90%, has only a small effect on the friction coefficient and wear life. The structure of the films and the friction and wear mechanism are discussed in view of the low sulfur content.
PDF

___

  • 1. T. Spalvins, J.Vac. Sci. Technol. A5 (1987)212.
  • 2. M.R. Hilton, P.D. Fleischauer, Surf. Coatings Technol. 54/55 (1992)435.
  • 3. H. Dimingen, H. Hübsch, P. Willich, K. Rcichelt, Thin Solid Films 12(1985)79.
  • 4. J. Moscr, F. Levy, Thin Solid Films 228 (1993) 257.
  • 5. F. Levy, J. Moscr, Surf. Coatings Technol. 68/69 (1994) 43 3.
  • 6. C. Müller, C. Mcnoud, M. Maillat, H.E. Hintermann, Surf. Coatings Technol. 36 (1988) 351.
  • 7. E.W. Roberts, Tribol. Trans. 31 (1988)239.
  • 8. T. Spalvins, J.Vac. Sci. Technol. A5 (1987)212.
  • 9. L.E. Scitzman, R.N. Bolster, I.L. Singer, Surf. Coatings Technol. 52 (1992) 93.
  • 10. D.G. Teer, J. Hampshirc, V. Fox, V. Bellido-Gonzales, Surf. Coatings Technol. 94/95 (1997) 572.
  • 11. M.R. Hilton, G. Jayaram, D.L. Marks, J. Mater. Res. 13 (4) (1998)1022.
  • 12. R. Gilmore, M.A. Baker, P.N. Gibson et al., Surf. Coatings Technol. 108/109(1998)345.
  • 13. R.A. Scholi, Surf. Coatings Technol. 98 (1998) 823.
  • 14. H. Mohrbachcr, J.P. Celis, J.R. Roos, Tribol. int. 28 (5) (1995)269.
  • 15. P. Campbell, J.P. Celis, J.R. Roos, O. Van Der Biest, Wear 174(1994)47.
  • 16. A. Aubert, J.Ph. Nabot, J. Emouit, Ph. Renaux, Surf. Coatings Technol. 41 (1990) 127.
  • 17. G. Jayaram, N. Doraiswamy, M.R. Hilton, Surf. Coatings Technol. 68/69 (1994)439.
  • 18. V.Buck,Wear 114(1987)263.
  • 19. M.R. Hilton, R. Bauer, S.V. Didziulis, M.T. Dugger, J.M. Kcem, J. Scholhamcr, Surf. Coatings Technol. 53(1992) 13.
  • 20. R.N. Bolster, I.L. Singer, J.C. Wegand, S. Faycullc, C.R. Gos-set, Surf. Coatings Technol. 46 (1991) 207.
  • 21. D.N. Dunn, L.E. Seitzman, I.L. Singer, J. Mater. Res. 13 (1998)3001.
Mühendis ve Makina-Cover
  • ISSN: 1300-3402
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Başlangıç: 1957
  • Yayıncı: TMMOB MAKİNA MÜHENDİSLERİ ODASI
Arşiv
Sayıdaki Diğer Makaleler

Mikro kanallarda basınç düşüşü ve ısı/kütle aktarımı: II-taşınım ile ısı ve kütle aktarımı

O. Nuri ŞARA, Sinan YAPICI, M. Emin ARZUTUĞ

İş makinalarında kırılma ve yorulma problemlerinin sonlu elemanlar yöntemiyle incelenmesi

Serkan DAĞ, Ferhan FIÇICI, Kadir GENİŞ

Plastik zincirli ileticiler, tasarımları ve plastik zincir baklasının analizi

Muharrem.E BOĞOÇLU, C. Oktay AZELOĞLU

Darbeli manyetik alanda sıçratma ile üretilen neme dirençli $MoS_x$ filmler

W LAUWERENS