PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Czasopismo
2015 | nr 3 | 55--64
Tytuł artykułu

Tribologia powłok węglowych w podwyższonej temperaturze

Treść / Zawartość
Warianty tytułu
EN
Tribology of carbon coatings at elevated temperature
Języki publikacji
PL
Abstrakty
PL
W pracy przedstawiono wyniki badań mechanicznych i tribologicznych powłok węglowych a-C, a-C:H i a-C:N. Właściwości tribologiczne takich powłok wciąż nie są dostatecznie rozpoznane, zwłaszcza w przypadku analiz prowadzonych w podwyższonych temperaturach. W ramach pracy analizowano właściwości mechaniczne – twardość i moduł sprężystości oraz właściwości tribologiczne – wskaźnik zużycia i współczynnik tarcia w temperaturze 20ºC i 300ºC. Najtwardszą z powłok okazała się powłoka a-C – 17 GPa, a najmiększą a-C:H – 7GPa. Testy tribologiczne w temperaturze pokojowej wykazały, że współczynnik tarcia jest najmniejszy dla powłoki a-C, a najwyższy dla a-C:N – odpowiednio m = 0,05 i 0,24. Najniższe wartość wskaźnika zużycia zmierzono także dla powłoki a-C. Natomiast w temperaturze 300ºC najlepszą okazała się powłoka uwodorniona a-C:H, dla której zużycie było tylko nieznacznie wyższe niż w temperaturze pokojowej, a współczynnik tarcia wynosił 0,04. Zużycie powłoki a-C:N jest 20-krotnie większe niż powłoki a-C:H, chociaż współczynnik tarcia w całym zakresie 20 000 cykli testu tribologicznego wynosił tylko 0,05. Natomiast powłoka a-C w warunkach przeprowadzanego testu została całkowicie zniszczona już po 7000 cykli.
EN
The paper presents the results of the mechanical and tribological coatings of carbon a-C, a-C:H and a-C:N coatings. The hardest coatings H = 17 GPa is a non-hydrogenated a-C coating, while the softest one is a-C:H - 7 GPa. Tribological tests performed at 20°C exhibited the lowest coefficient of friction 0.05 for the a-C coating. In a case of this coating, the lowest value of wear index was also measured. The hydrogenated and nitrogenated coatings have higher friction m = 0.14 and 0.24 respectively. However, the wear of these coatings was higher than for a-C, but it was still at low level comparing to typical ceramic coatings. In contrast, the hydrogenated a-C:H coating exhibited the best wear resistance at 300°C. The wear index was only 50% higher than at room temperature and the friction coefficient varied within the range of 0.03-0.05. The nitrogenated coating a-C:N has 20 times higher wear than the a-C:H coating, although the friction coefficient was only 0.05 over the whole test duration – 20000 cycles. The best coating (a-C) at in room temperature was the worst at elevated temperatures. This coating was completely destroyed after 7000 cycles.
Słowa kluczowe
Wydawca

Czasopismo
Rocznik
Tom
Strony
55--64
Opis fizyczny
Bibliogr. 18 poz., rys.
Twórcy
autor
  • AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, al. Mickiewicza 30, 30-065 Kraków, Polska, kotmarcin@agh.edu.pl
autor
  • AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, al. Mickiewicza 30, 30-065 Kraków, Polska
autor
  • Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN, ul. Reymonta 25, 30-059 Kraków, Polska
  • AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, al. Mickiewicza 30, 30-065 Kraków, Polska
autor
  • AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, al. Mickiewicza 30, 30-065 Kraków, Polska
Bibliografia
  • 1. Erdemir A.: Genesis of superlow friction and wear in diamondlike carbon films. Tribology International 37 (2004) 1005–1012.
  • 2. Hauert R., Müller U.: An overview on tailored tribological and biological behavior of diamond-like carbon. Diamond and Related Materials 12 (2003) 171–177.
  • 3. Sedlaček M., Podgornik B., Vižintin J.: Tribological properties of DLC coatings and comparison with test results: Development of a database. Materials Characterization 59 (2008) 151–161.
  • 4. Wang P., Wang X., Xu T., Liu W., Zhang J.: Comparing internal stress in diamond-like carbon films with different structure. Thin Solid Films 515 (2007) 6899–6903.
  • 5. Konca E., Cheng Y-T., Weiner A.M., Dasch J.M., Alpas A.T.: Elevated temperature tribological behavior of non-hydrogenated diamond-like carbon coatings against 319 aluminum alloy, Surface & Coatings Technology 200 (2006) 3996–4005.
  • 6. Robertson J.: Diamond-like amorphous carbon. Materials Science and Engineering R37 (2002) 129–281.
  • 7. Liu Y., Meletis E.I.: Evidence of graphitization of diamond-like carbon films during sliding wear. Journal of Materials Science 32 (1997) 3491–3495.
  • 8. Kot M., Przywara-Chronowska K., Rakowski W., Lackner J., Waldhauser W., Major Ł.: The advantages of incorporating CrxC nanograins into an a-C:H matrix in tribological coatings. Materials and Design, 56 (2014) 981–989.
  • 9. Kot M., Lacki P.: Contact mechanics of coating-substrate systems: I – Methods of analysis and FEM modeling of nanoindentation tests. Journal of the Balkan Tribological Association, 18 (2012) 598–614.
  • 10. ISO 14577-4:2007 Metale. Instrumentalna próba wciskania wgłębnika do określania twardości i innych własności materiałów. Część 1: Metoda badania.
  • 11. Vandevelde T.C.S., Vandierendonck K., Van Stappen M., Du Mong W., Perremans P.: Cutting applications of DLC, hard carbon and diamond films. Surface and Coatings Technology 113 (1999) 80–85.
  • 12. Charitidis C.A.: Nanomechanical and nanotribological properties of carbon-based thin films - A review. Int. Journal of Refractory Metals and Hard Materials 28 (2010) 51–70.
  • 13. Sánchez-López J.C., Belin M., Donnet C., Quirós C., Elizalde E.: Friction mechanisms of amorphous carbon nitride films under variable environments: a triboscopic study. Surface and Coatings Technology 160 (2002) 138–144.
  • 14. Qi J., Chana C.Y., Bello I., Lee C.S., Lee S.T., Luo J.B., Wen S.Z.: Film thickness effects on mechanical and tribological properties of nitrogenated diamond-like carbon films. Surface and Coatings Technology 145 (2001) 38–43.
  • 15. Yamamoto S., Kawana A., Ichimura H., Masuda Ch.: Relationship between tribological properties and sp3/sp2 structure of nitrogenated diamond-like carbon deposited by plasma CVD. Surface and Coatings Technology 210 (2012) 1–9.
  • 16. Reisel G., Steinhäuser S., Wielage B.: The behaviour of DLC under high mechanical and thermal load. Diamond and Related Materials 13 (2004) 1516–1520.
  • 17. Kot M., Major Ł., Lackner J.: The tribological phenomena of a new type of TiN/a-C:H multilayer coatings. Materials and Design, 51(2013) 280–286.
  • 18. Zhang S., Xie H., Zeng X., Hing P.: Residual stress characterization of diamond-like carbon coatings by an X-ray diffraction method. Surface and Coatings Technology, 122 (1999) 219–224.
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikatory
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-16f5aaa3-4499-40cb-88ec-f641f49d6361
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.