Badanie swobodnej energii powierzchniowej oraz odporności na zużycie wybranych powłok osadzonych techniką Arc-PVD

• Autorzy: Rogowska R. , Kacprzyńska-Gołacka J. , Rogowski A.

Warianty tytułu

EN

Testing the surface free energy and wear resistance of selected coatings deposited by Arc-PVD technique

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem pracy było zbadanie korelacji pomiędzy swobodną energią powierzchniową powłok osadzanych techniką Arc-PVD a właściwościami tribologicznymi: współczynnikiem tarcia i wskaźnikami zużycia. Przedmiotem badań były trzy powłoki: CrN, CrN/CrAlN, oraz TiCrAlN. Swobodną energię powierzchniową (SFE) wyznaczono poprzez pomiar kątów zwilżania metodą Wilhelmiego dla pięciu cieczy modelowych: wody, formamidu, dijodometanu, glikolu etylenowego oraz α-bromonaftalenu. Uzyskane wyniki z pomiarów katów zwilżania wstawiono do wzorów na swobodną energię powierzchniową ciał stałych. Swobodną energię powierzchniową wyliczono metodą Owensa – Wendta – Rabela – Kaelble’a tzn. założono, że swobodna energią międzyfazowa jest średnia geometryczną z oddziaływań polarnych i dyspersyjnych. Badane powłoki podano testom tribologicznym na testerze „Calowear” firmy CSM Instruments. Podczas badań tribologicznych użyto dwu cieczy polarnych: wody i alkoholu etylowego, bardzo różniących się wartością SFE. Wykonano zdjęcia uzyskanych w badaniach zmian powierzchni powłoki i przy pomocy wzorów podanych w pracy wyliczono współczynnik zużycia. Korzystając z wyznaczonych wartości swobodnej energii powierzchniowej powłok obliczono pracę adhezji oraz współczynniki korelacji pomiędzy SFE a współczynnikami tarcia, pracą adhezji i współczynnikami zużycia itd. Zwrócono uwagę na bardzo wysokie wartości współczynników korelacji, co dowodzi, że są to wielkości zależne.

EN

The aim of this paper was to show a correlation between the surface free energy of coatings deposited by Arc PVD technique and tribological properties, such as friction coefficient and wear indicators. During the study three coatings were examined: CrN, CrN / CrAlN and TiCrAlN. The surface free energy (SFE) was determined by measuring contact angles, using Wilhelmy’s method, of five liquid models: water, formamide, diiodomethane, ethylene glycol and α-bromonaphthalene. Subsequently, the results obtained during contact angles measurements were inserted into formulas for surface free energy of solids. The surface free energy was calculated by Owens – Wendt – Rabel – Kaelble’s method i.e. it was assumed that the interfacial free energy is the geometric mean of polar and dispersive interactions. Investigated coatings were given tribological tests on the Calowear tester from CSM Instruments, with the use of two polar liquids: water and ethyl alcohol, which differ greatly in SFE value. Photos were taken of changes in the surface of the coatings’ shells and wear coefficient was calculated with the help of the formulas given in work ,. The values of coatings’ surface free energy were used to calculate the adhesion work and correlation coefficients between the SFE and friction coefficients, as well as between the adhesion work and wear coefficients, etc. Attention was drawn to the extremely high values of correlation coefficients, what proves that they are dependent values.

Słowa kluczowe

PL

współczynnik tarcia; wskaźnik zużycia; energia powierzchniowa; odporność na zużycie

EN

friction coefficient; consumption indicator; surface energy; wear resistance

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2014
• Tom: nr 3
• Strony: 5413--5424
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab., wykr., CD1

Twórcy

autor

Rogowska R.

• Instytut Technologii Eksploatacji Państwowy Instytut Badawczy, Zakład Inżynierii Powierzchni; 26-600 Radom; ul. Pułaskiego 6/10

autor

Kacprzyńska-Gołacka J.

• Instytut Technologii Eksploatacji Państwowy Instytut Badawczy, Zakład Inżynierii Powierzchni; 26-600 Radom; ul. Pułaskiego 6/10

autor

Rogowski A.

• Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny im. Kazimierza Pułaskiego w Radomiu, Wydział Transportu i Elektrotechniki, 26-600 Radom, ul. Malczewskiego 29,

Bibliografia

• 1. Douillard J. M., Zoungrana T., Partyka S., Surface Gibbs energy of minerals: some values, Journal of Petroleum Science and Engineering 14 (1995) 51-57.
• 2. Jańczuk B., Zdziennicka A., Wójcik W., Swobodna energia międzyfazowa, I Wiadomości Chemiczne 49 (1995) 5-6 s.301-326.
• 3. Jańczuk B., Zdziennicka A., Wójcik W., Wyznaczanie swobodna energii powierzchniowej ciał stałych z pomiaru kąta zwilżania, II Wiadomości Chemiczne 49 (1995) 7-8 s.430-447.
• 4. Krasowska M., Jańczuk B., Wójcik W., Teoretyczne aspekty zjawiska adhezji, Wiadomości Chemiczne 57 (2003) 3-4 s.158-184.
• 5. Lawrowski Z., Tribologia – tarcie, zużycie i smarowanie, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1993.
• 6. Leszek W., Lewitowicz J., Fizyczne podstawy warstwy wierzchniej, wybrane zagadnienia, Materiały z XII Szkoły Tribologicznej, Warstwa wierzchnia elementów maszyn i urządzeń, Częstochowa – Wąsosz (1983) s.11 – 33.
• 7. Płaza St., Margielewski L., Celichowski G., Wstęp do tribologii i tribochemii, Wydawnictwo Uniwersytetu Łódzkiego, Łódź 2005.
• 8. Rogowska R., Smolik J., Meller A., Zwilżalność powłok osadzanych techniką arc-PVD przez zawiesiny grafitowe, Problemy Eksploatacji 1 (2010) 101-110.
• 9. Rogowska R., Surface free energy of thin-layer coatings deposited by means of the arc-vacuum method, Problemy Eksploatacji, Maintenance Problems 2 (2006) 193-204.
• 10. Yantio Njankeu Sabeya G. R., Paris J.-Y., Denape J., Utility of a fretting device working under free displacement, Tribology International, 42 (2009) 1330-1339.
• 11. Zhao Q., Wang X., Heat transfer surfaces coated with Fluorinated diamond-like carbon films to minimize scale formation, Surface and Coatings Technology 192 (2005) 77-80.