Powłoki nowej generacji elementów środków transportu

• Autorzy: Łupicka O. , Warcholiński B.

Warianty tytułu

EN

The new generation of coatings applied on transport elements

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Cienkie powłoki nanoszone są na podłoża charakteryzujące się stosunkowo niską chropowatością powierzchni oraz trwałym związaniem warstwy wierzchniej z rdzeniem. Równie istotną wielkością jest twardość podłoża. Można ją zwiększyć np. poprzez obróbkę mechaniczną, jaką jest kulowanie lub cieplnochemiczną, np. azotowanie. W pracy przedstawiono wyniki badań twardości podłoży oraz adhezji cienkiej powłoki CrN do podłoży kulowanych oraz azotowanego w odniesieniu do podłoża w stanie wyjściowym. Uzyskane wyniki potwierdziły, że wzrost wartości czasu ekspozycji (przy stałym ciśnieniu powietrza) w zakresie 120s - 600 s powoduje wzrost twardości od 405 HV5 do 502 HV5, przy podłożu w stanie wyjściowym 299 HV5. Ze wzrostem twardości powierzchniowej rośnie znacząco parametr chropowatości powierzchni Ra (około 20 razy). Przyczepność powłoki CrN badano metodą rysy i w teście Daimlera Benza. Nie zaobserwowano znaczących różnic przyczepności powłoki do podłoży kulowanych i w stanie wyjściowym. Znaczący wzrost przyczepności (około 2 razy) zaobserwowano dla powłoki osadzonej na podłożu azotowanym. Wyniki testu Daimlera-Benza są zbieżne z wynikami testu rysy.Cienkie powłoki nanoszone są na podłoża charakteryzujące się stosunkowo niską chropowatością powierzchni oraz trwałym związaniem warstwy wierzchniej z rdzeniem. Równie istotną wielkością jest twardość podłoża. Można ją zwiększyć np. poprzez obróbkę mechaniczną, jaką jest kulowanie lub cieplnochemiczną, np. azotowanie. W pracy przedstawiono wyniki badań twardości podłoży oraz adhezji cienkiej powłoki CrN do podłoży kulowanych oraz azotowanego w odniesieniu do podłoża w stanie wyjściowym. Uzyskane wyniki potwierdziły, że wzrost wartości czasu ekspozycji (przy stałym ciśnieniu powietrza) w zakresie 120s - 600 s powoduje wzrost twardości od 405 HV5 do 502 HV5, przy podłożu w stanie wyjściowym 299 HV5. Ze wzrostem twardości powierzchniowej rośnie znacząco parametr chropowatości powierzchni Ra (około 20 razy). Przyczepność powłoki CrN badano metodą rysy i w teście Daimlera Benza. Nie zaobserwowano znaczących różnic przyczepności powłoki do podłoży kulowanych i w stanie wyjściowym. Znaczący wzrost przyczepności (około 2 razy) zaobserwowano dla powłoki osadzonej na podłożu azotowanym. Wyniki testu Daimlera-Benza są zbieżne z wynikami testu rysy.

EN

The substrates to thin films deposition should be characterized by low surface roughness and high binding of surface layer to the core. The substrate hardness is also significant parameter which can be enhanced by mechanical treatment, for example shot peening or treated or thermo-chemically hardening and tempering, e.g. nitriding. The paper presents the results of substrate hardness and adhesion of thin CrN coatings to shot-peened and nitrided substrates, related to the substrate in the initial state. The results confirmed that with an increase the exposure time (at constant pressure of air) in the range of 120 s - 600 s the hardness rises from 405 HV5 to 502 HV5 (substrate hardness in the initial state 299 HV5). With the increase of the hardness significantly increases the surface roughness parameter Ra (about 20 times). CrN coating adhesion was determined by scratch method and Daimler Benz test. There were no significant differences in adhesion of the coating to the substrates both shot-peened and in initial state. A significant increase in adhesion (approximately 2 times) was observed for the coating deposited on the nitrided substrate. The results of Daimler-Benz test are consistent with the results of the scratch test.

Słowa kluczowe

PL

środek transportu; obróbka powierzchniowa; powłoka; powierzchnia

EN

means of transport; surface treatment; shell; area

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2014
• Tom: nr 3
• Strony: 4011--4019
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., wykr., pełen tekst na CD

Twórcy

autor

Łupicka O.

• Politechnika Koszalińska, Instytut Technologii i Edukacji, ul. Śniadeckich 2, 75-453 Koszalin

autor

Warcholiński B.

• Politechnika Koszalińska, Instytut Technologii i Edukacji, ul. Śniadeckich 2, 75-453 Koszalin

Bibliografia

• 1. Nascimento M.P., Souza R.C., Pigatin W.L., Voorwald H.J.C., Effects of surface treatments on the fatigue strength of AISI 4340 aeronautical steel. International Journal of Fatigue 23, 2001, 607–618.
• 2. Hsu C.-H., Lu J.-K., Tsai R.-J., Characteristics of duplex surface coatings on austempered ductile iron substrates. Surface & Coatings Technology 200, 2006, 5725–5732.
• 3. Majzoobi G.H., Jaleh M., Duplex surface treatments on AL7075-T6 alloy against fretting fatigue behavior by application of titanium coating plus nitriding. Materials Science and Engineering A 452–453, 2007, 673–681.
• 4. Yamauchi N., Demizu K., Ueda N., Sone T., Tsujikawa M., Hirose Y., Effect of peening as pretreatment for DLC coatings on magnesium alloy. Thin Solid Films 506– 507, 2006, 378 – 383.
• 5. Liu D., Tang B., Zhu X., Chen H., He J., Celis J.-P., Improvement of the fretting fatigue and fretting wear of Ti6Al4V by duplex surface modification. Surface and Coatings Technology 116– 119, 1999, 234–238.
• 6. Majzoobi G.H., Nemati J., NovinRooz A.J., Farrahi G.H., Modification of fretting fatigue behavior of AL7075– T6 alloy by the application of titanium coating using IBED technique and shot peeling, Tribology International 42, 2009, 121– 129.
• 7. Zhang X.H., Liu D.X., Tan H.B., Wang X.F., Effect of TiN/Ti composite coating and shot peening on fretting fatigue behaviour of TC17 alloy at 350 °C. Surface & Coatings Technology 203, 2009, 2315–2321.
• 8. Kubiak K., Fouvry S., Marechal A.M., A practical methodology to select fretting palliatives: Application to shot peening, hard chromium and WC-Co coatings. Wear 259, 2005, 367–376.
• 9. Hoy R., Kamminga J.-D., Janssen G.C.A.M., Scratch resistance of CrN coatings on nitrided steel. Surf. Coat. Technol. 200, 2006, 3856– 3860.
• 10. Kupczyk M.J.: Wytwarzanie i eksploatacja narzędzi skrawających z powłokami przeciwzużyciowymi, Wyd. Politechniki Poznańskiej, Poznań, 2009.
• 11.Martinschitz K.J., Kirchlechner C., Daniel R., Maier G., Mitterer C., Keckes J., Temperature dependence of residual stress gradients in shot-peened steel coated with CrN. Materials Science Forum 571-572, 2008, 101-106.
• 12. Dong H., Surface Engineering of Light Alloys: Aluminium, Magnesium and Titanium Alloys, Woodhead Publishing Limited 2010.
• 13. Burakowski T., Michalski J., Senatorski J., Tacikowski J., Zużycie tribologiczne przy różnych naciskach powierzchniowych wybranych stali po typowych obróbkach dyfuzyjnych. Inżynieria Powierzchni 2, 2011, 3-11.
• 14. Warcholiński B., Gilewicz A., Właściwości mechaniczne powłok CrxN, Inżynieria Powierzchni 3, 2009, 27-33.
• 15. Novueau C., Djouadi M.A., Decès-Petit C., The influence of deposition parameters on the wear resistance of CrxNy magnetron sputtering coatings in routing of oriented strand board, Surface & Coatings Technology, 174-175, 2003, 455-460.
• 16. Seok J.W., Jadeed N.M., Lin R.Y., Sputter deposited nanocrystalline Cr and CrN coatings on steels, Surface & Coatings Technology, 138, 2001,14-22.
• 17. Bull S.J., Failure mode maps in the thin film scratch adhesion test. Tribol. Int. 30, 1997, 491-498.
• 18. Chang Y.Y., Wang D.Y., Hung C.Y.: Structural and mechanical properties of nanolayered TiAlN/CrN coatings synthesized by a cathodic arc deposition process, Surface & Coatings Technology 200, 2005, 1702 – 1708.