فرآیندهای عملیات حرارتی در برابر فرآیندهای لایه نازک: اثرات ضد خوردگی و سخت کننده

مولف: علی کوثری مهر

اثرات ضد خوردگی و سخت کننده

پس از در نظر گرفتن اثرات فرآیندهای عملیات حرارتی بر روی بهبود خواص مکانیکی و عملکرد ضد خوردگی فولاد در مقاله‌ی گذشته، اکنون می‌توان اثربخشی این فرآیندها را در مقایسه با فرآیندهای لایه نازک بررسی کرد. متعاقبا در ذیل این مقایسه به صورت نکته به نکته تشریح خواهد شد:

• در لایه نازک ماهیت آلیاژ دچارتغییر نمی‌شود و تنها پوششی با ضخامت اندک بر روی آلیاژ خواهیم داشت که علاوه بر حفظ خواص عمومی آن آلیاژ، برخی ویژگی‌ها را به آن می‌افزاید. برای مثال گاهی با سخت‌سازی آلیاژها توسط روش‌های متالوژیکی به ماده‌ای ترد خواهیم رسید که به سادگی تحت تنش می‌شکند اما فرآیندهای لایه نازک به کمک پوششی به ضخامت چند صد نانومتر می‌توانند سختی فولاد را بدون تغییر در ماهیت فیزیکی آن افزایش دهند [1, 2].
• امکان پوشش‌دهی یک لایه‌ی نازک مشخص بر روی انواع مختلفی از زیرلایه‌ها (مواد مختلف) وجود دارد و مانند عملیات حرارتی وابسته به نوع ماده نیست. برای مثال کربن‌دهی عموما برای موادی مانند آهن و فولاد میسر است اما یک پوشش سخت و مقاوم در برابر خوردگی روی آلیاژهای آلومینیوم و حتی شیشه هم انباشت می‌گردد و خواص آن را بهبود می‌دهد [3].
• اگر تحت شرایطی خاص تغییر ماهیت ایجاد شده توسط روش‌های متالوژیکی همچنان اجازه‌ی بکارگیری فولاد را در مواردی خاص بدهد، بازهم پوشش‌دهی به کمک یک لایه‌ی نازک مناسب می‌تواند خواص تریبوخوردگی فولاد را چند برابر کند.
• عموما افزایش مقاومت در برابر خوردگی روش‌های متالوژیکی نسبت به تکنولوژی لایه نازک ناچیز است (چند ده برابر در روش‌های متاژیکی نسبت به چند صد برابر نسبت به تکنولوژی لایه نازک).
• عموما افزایش سختی در روش‌های متالوژیکی بین 1 تا 7 برابر است اما این ویژگی در تکنولوژی لایه نازک بین 8 تا 20 برابر افزایش پیدا می‌کند [4, 5].

منابع

1. Kosari Mehr A, Zamani Meymian MR, Kosari Mehr A (2018) Nanoindentation and nanoscratch studies of submicron nanostructured Ti/TiCrN bilayer films deposited by RF-DC co-sputtering method. Ceram Int 44:21825–21834. Webpage
2. Ezazi MA, Quazi MM, Zalnezhad E, Sarhan AAD (2014) Enhancing the tribo-mechanical properties of aerospace AL7075-T6 by magnetron-sputtered Ti/TiN, Cr/CrN & TiCr/TiCrN thin film ceramic coatings. Ceram Int 40:15603–15615. Webpage
3. Chopra KL, Kaur I (1983) Thin Film Technology: An Introduction. In: Thin Film Device Applications. Springer US. Webpage
4. Ou YX, Lin J, Tong S, et al (2016) Structure, adhesion and corrosion behavior of CrN/TiN superlattice coatings deposited by the combined deep oscillation magnetron sputtering and pulsed dc magnetron sputtering. Surf Coatings Technol 293:21–27. Webpage
5. Wasa K, Kitabatake M, Adachi H (2004) Thin Films Material Technology: Sputtering of Compound Materials. Springer. Webpage