Influence of pulsing on PVD TiAlN coating microstructure and mechanical properties : Master thesis project on the impact of deposition parameters on performance and properties of PVD titanium aluminum nitride.

This thesis investigates the influence of pulsing on the mechanical properties of PVD TiAlN coatings. The thesis focuses on defects caused by droplets during the arc-evaporation technique by altering the duty time, which affects mechanical properties. The coatings' properties and performance depend on the microstructure and morphology, which, in turn, depend on the process parameters of the PVD process. The methodology used to analyze the coatings included microscopy techniques such as SEM and EDS. The study found that coatings produced using pulsed bias exhibited a considerably higher number of droplets, i.e. the rounded topography, than those produced using DC bias. The duty cycle of the pulsed bias may play a significant role in determining the surface characteristics of the coatings, where pulsed bias coatings with a 10% duty cycle resulted in rougher surfaces, while a 20% duty cycle resulted in smoother surfaces. The surface composition of the coatings exhibits high consistency, characterized by an even distribution of titanium and elevated concentrations of aluminum and nitrogen on droplets from both methods. A higher duty cycle also led to more cracks in the coating. Den här arbetet undersöker påverkan av pulsering på de mekaniska egenskaperna hos PVD TiAlN-beläggningar. Studien fokuserar på defekter orsakade av droppar under arc-förångning genom att ändra dödtiden, vilket påverkar de mekaniska egenskaperna. Beläggningarnas egenskaper och prestanda beror på mikrostrukturen och liknande karaktärsdrag, som i sin tur beror på processparametrarna för PVD-processen. Metodologin som användes för att analysera beläggningarna inkluderade mikroskopitekniker som SEM och EDS. Studien visade att beläggningar som producerades med pulserad bias hade betydligt fler droppar än de som producerades med likströmsbias. Pulserad bias arbetscykel kan spela en betydande roll för att bestämma ytegenskaperna hos beläggningarna, där beläggningar med en duty cycle på 10% resulterade i grövre ytor, medan en duty cycle på 20% resulterade i jämnare ytor. Ytkompositionen hos beläggningarna uppvisar hög konsekvens, kännetecknad av en jämn fördelning av titan och förhöjda koncentrationer av aluminium och kväve på droppar från båda metoderna. En längre arbetscykel ledde också till fler sprickor på beläggningen