Evaluation of TiN Coating Properties Deposited on HS6-5-2C Steel

• Autorzy: Kowalczyk Joanna

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0014.4754

Warianty tytułu

PL

Ocena właściwości powłoki TiN osadzonej na stali HS6-5-2C

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents selected properties of TiN coating on HS6-5-2C steel by Physical Vapour Deposition (PVD). The coating thickness was measured with a Calotest, and its hardness was measured with a nanohardness tester. Tribological parameters were determined, namely, the coefficient of friction and linear wear on the TRB³ tester operating in a ball-on-disk sliding friction pair. The disc was made of HS6-5-2C steel with a TiN coating and the ball of 100Cr6 steel without coating and with a-C:H coating, with Al₂O₃. The tests were performed under technically dry friction conditions. The coating structure observations were made using a scanning microscope, and the analysis of the geometric structure of samples, before and after tribological tests, were performed with an optical profile measurement gauge. The test results showed that the lowest linear wear was obtained for friction pairs with an Al₂O₃ ball and a steel ball with a-C:H coating applied.

PL

W artykule przedstawiono wybrane właściwości powłoki TiN osadzonej na stali HS6-5-2C techniką fizycznego osadzania z fazy gazowej PVD. Zmierzono grubość powłoki przy użyciu Calotestera oraz jej twardość za pomocą nanotwardościomierza. Określono parametry tribologiczne, a mianowicie współczynnik tarcia i zużycie liniowe na testerze TRB³ pracującym w skojarzeniu trącym kula–tarcza w ruchu ślizgowym. Tarcza wykonana była ze stali HS6-5-2C z powłoką TiN, a kula ze stali 100Cr6 bez i z naniesioną powłoką a-C:H, z Al₂O₃. Badania wykonano w warunkach tarcia technicznie suchego. Obserwacje struktury powłoki zrealizowano przy użyciu mikroskopu skaningowego, a analizę struktury geometrycznej powierzchni próbek przed i po testach tribologicznych wykonano profilometrem optycznym. Wyniki badań wskazały, że najmniejsze zużycie liniowe uzyskano dla par trących z kulą wykonaną z Al₂O₃ oraz stalową z naniesioną powłoką a-C:H.

Słowa kluczowe

EN

TiN coating; DLC coating; Al2O3; physical vapour deposition; PVD

PL

powłoka TiN; powłoka a-C:H; Al2O3; fizyczne osadzanie z fazy gazowej; PVD

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2020
• Tom: nr 3
• Strony: 23--31
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kowalczyk Joanna

• Kielce University of Technology, Faculty of Mechatronics and Mechanical Engineering, Tysiąclecia Państwa Polskiego 7 Ave., 25-314 Kielce, Poland

Bibliografia

• 1. Luo J., Zhou X.: Superlubricitive engineering – Future industry nearly getting rid of wear and frictional energy consumption. Friction, 2020, 8, 4, pp. 643–665.
• 2. Holmberg K., Erdemir A.: Influence of tribology on global energy consumption, costs and emissions. Friction, 2017, 5, 3, pp. 263–284.
• 3. Zaixiu Y., Bhowmick S., Banerji A., Alpas A.T.: Role of Carbon Nanotube Tribolayer Formation on Low Friction and Adhesion of Aluminum Alloys Sliding against CrN. Tribology Letters, 2018, 66, pp. 139.
• 4. Zhang S., Zhu W.: TiN coating of tool steels: a review. Journal of Materials Processing Technology, 1993, 39, pp. 165–177.
• 5. Barbosa M. G. C., Viana B. C., Santos F. E. P., Fernandes F., Feitor M. C., Costa T. H. C.: Surface modification of tool steel by cathodic cage TiN deposition. Surface engineering, 2019, 1–9.
• 6. Song M., Yang Y., Guo J., Xiang M, Zhu O., Ge Y.: A new precursor for fabricating TiN coating on 316L stainless steel at low temperature without corrosive byproducts. Ceramics International, 2019, 45, 15, pp. 18265–18272.
• 7. Zhao X., Yan D., Li S., Lu C.: The effect of heat treatment on the electrochemical corrosion behavior of reactive plasma-sprayed TiN coatings. Applied Surface Science, 2011, 257, pp. 10078–10083.
• 8. Mani S.P., Rikhari B., Agilan P., Rajendran N.: Evaluation of the corrosion behavior of a TiN-coated 316L SS bipolar plate using dynamic electrochemical impedance spectroscopy. New Journal of Chemistry, 2018, 42, pp. 14394–14409.
• 9. Wang H., Zhang R., Yuan Z., Shu X., Liu E., Han Z.: A comparative study of the corrosion performance of titanium (Ti), titanium nitride (TiN), titanium dioxide (TiO2) and nitrogen-doped titanium oxides (N–TiO2), as coatings for biomedical applications. Ceramics International, 2015, 41, pp. 11844–11851.
• 10. Rebenne H.E., Bhat D.G.: Review of CVD TiN coatings for wear-resistant applications: deposition processes, properties and performance. Surface Coat Technol., 1994, 63, 1, pp. 1–13.
• 11. Hultman L.: Thermal stability of nitride thin films. Vacuum, 2000, 57, 1, pp. 1–30.
• 12. Tan C., Zhou K., Kuang T. et al.: Novel performances of in situ plasma nitriding-PVD duplex-treated nanocrystalline TiN coatings. Surface Engineering, 2018, 34, 7, pp. 520–526.
• 13. Kakaš D., Terek P., Miletić A., Kovačević L., Vilotić M., Škorić B., Krumes D.: Friction and wear of low temperature deposited TiN coating sliding in dry conditions at various speed. Tehnički vjesnik, 2013, 20, 1, pp. 27–33.
• 14. Niemczewska-Wójcik M., Mańkowska-Snopczyńska A., Piekoszewski W.: Wpływ ukształtowania struktury geometrycznej powierzchni stopu tytanu na charakterystyki tribologiczne polimeru. Tribologia, 2014, 6. pp. 97–112.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).