بررسی تأثیر مدت زمان رسوب دهی بر خواص لایه های نازک تیتانیم ایجاد شده با روش PVD

Abstract

هدف از تحقیق حاضر بررسی تأثیر افزایش مدت زمان رسوب دهی و در نتیجه افزایش ضخامت بر خواص لایه های نازک تیتانیم ایجاد شده روی زیرلایه فولاد زنگ نزن 316L با استفاده از روش رسوب دهی فیزیکی بخار (PVD) است. به این منظور، عملیات رسوب دهی در مدت زمان های مختلف 5، 10، 15 و 20 دقیقه انجام شد تا لایه هایی با ضخامت های مختلف ایجاد شود. سپس ضخامت لایه های نازک تیتانیم با استفاده از دستگاه پروفیل سنج اندازه گیری و ترکیب شیمیایی آنها توسط روش توزیع انرژی پرتو X (EDX) تعیین شد. همچنین مورفولوژی لایه ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) و توپوگرافی آنها توسط میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) بررسی شد. ساختار لایه های نازک تیتانیم نیز با استفاده از روش پراش پرتو X (XRD) تعیین و استحکام چسبندگی آنها به زیرلایه توسط آزمون کیفی Heat & Quench بررسی شد. نتایج حاصل از این آزمون ها نشان داد که با افزایش مدت زمان رسوب دهی، ضخامت لایه های نازک تیتانیم از حداقل nm 88 به حداکثر nm 298 افزایش می یابد. همچنین اندازه دانه میانگین تیتانیم از حداقل nm 12 به حداکثر nm 65 افزایش یافته و ساختار متراکم تر و یکنواخت تر می شود. مقدار زبری میانگین سطح لایه های نازک تیتانیم نیز از حداقل nm 108/2 به حداکثر nm 767/3 افزایش می یابد. به علاوه لایه های نازک تیتانیم دارای جهت ترجیحی (002) هستند و استحکام چسبندگی خوبی را به زیرلایه نشان می دهند.