PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

Adaptive DLC coatings with different MoS2 content

Treść / Zawartość
Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Powłoki adaptacyjne DLC o różnej zawartości MoS2
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
DLC coatings are widely used in engineering as they are resistant to abrasive wear. However, they exhibit an increased coefficient of friction at temperatures of around 300°C. Soft MoS2 coatings are known to maintain a low coefficient of friction at temperatures up to about 350°C, but suffer from relatively high abrasive wear. Publications from the last decade report a synergistic improvement in the tribological performance of a coating consisting of both these materials. The aim of this study was to investigate the wear resistance of coatings composed of different a-C and MoS2 contents applied by magnetron sputtering on steel. The results obtained in tribological tests conducted using the ball-and-disk method showed at least 20% better adhesion to the substrate of the two-component nanocomposite coating and its increased wear resistance from 15% to as much as 700%, compared to single-component coatings in tests conducted at 20°C and 250°C. The tests showed no deterioration of the two-component coating's coefficient value compared to DLC.
PL
Powłoki DLC znajdują szerokie zastosowanie w technice, ponieważ są odporne na zużycie ścierne. Jednak wykazują podwyższony współczynnik tarcia w temperaturach rzędu 300°C. Miękkie powłoki MoS2 są znane z utrzymywania niskiego współczynnika tarcia w temperaturach do około 350°C, jednak ulegają relatywnie dużemu zużyciu ściernemu. Publikacje z ostatniej dekady podają synergiczne polepszenie parametrów tribologicznych powłoki składającej się z obu tych materiałów. Celem pracy było badanie odporności na zużycie powłok złożonych z różnej zawartości a-C i MoS2 nanoszonych techniką rozpylania magnetronowego na stali. Wyniki uzyskane w testach tribologicznych prowadzonych metodą kula–tarcza wykazały co najmniej 20% lepszą przyczepność do podłoża dwuskładnikowej powłoki nanokompozytowej oraz jej zwiększoną trwałość na zużycie ścierne od 15% do nawet 700%, porównując z jednoskładnikowymi warstwami w badaniach prowadzonych w temperaturze 20°C i 250°C. Badania nie wykazały pogorszenia wartości współczynnika powłoki dwuskładnikowej w porównaniu do DLC.
Czasopismo
Rocznik
Tom
Strony
43--51
Opis fizyczny
Bibliogr. 33 poz., rys., tab., wykr., wz.
Twórcy
autor
  • AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, Al. Mickiewicza 30 Ave., 30-059 Krakow, Poland
autor
  • AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, Al. Mickiewicza 30 Ave., 30-059 Krakow, Poland
  • AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, Al. Mickiewicza 30 Ave., 30-059 Krakow, Poland
  • AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, Al. Mickiewicza 30 Ave., 30-059 Krakow, Poland
  • Joanneum Research Forschungsgesellschaft GmbH., Institute for Sensors, Photonics and Manufacturing Technologies, Leobner Straße 94, A-8712 Niklasdorf, Austria
Bibliografia
  • 1. Bogy D.B., Yun X., Knapp B.J.: Enhancement of head-disk interface durability by use of diamond-like carbon overcoats on the slider’s rails, IEEE Trans. Magn., vol. 30, no. 2, pp. 369–374, Mar. 1994, doi: 10.1109/20.312289.
  • 2. Puttichaem C., Souza G.P., Ruthe K.C., Chainok K.: Characterization of Ultra-Thin Diamond-Like Carbon Films by SEM/EDX, Coatings, vol. 11, no. 6, Art. no. 6, Jun. 2021, doi: 10.3390/coatings11060729.
  • 3. Ogihara H., Iwata T., Mihara Y., and Kano M.: The effects of DLC-coated journal on improving seizure limit and reducing friction under engine oil lubrication, Int. J. Engine Res., p. 14680874211012934, Apr. 2021, doi: 10.1177/14680874211012934.
  • 4. Sivakumar E.R., Senthilkumar P., Sreenivasan M., and Krishna R.: Experimental investigation of H-DLC coated exhaust valve characteristics of a diesel engine, Mater. Today Proc., vol. 33, pp. 675–681, Jan. 2020, doi: 10.1016/j.matpr.2020.05.776.
  • 5. Vinoth I.S., Detwal S., Umasankar V., and Sarma A.: Tribological studies of automotive piston ring by diamond-like carbon coating, Tribol. - Mater. Surf. Interfaces, vol. 13, no. 1, pp. 31–38, Jan. 2019, doi: 10.1080/17515831.2019.1569852.
  • 6. Rejowski E.D., Mordente P. Sr, Pillis F.M., Casserly T.: Application of DLC Coating in Cylinder Liners for Friction Reduction, presented at the SAE 2012 World Congress & Exhibition, Apr. 2012, pp. 2012–01–1329. doi: 10.4271/2012-01-1329.
  • 7. Grigoriev S., Volosova M., Fyodorov S., Lyakhovetskiy M., and Seleznev A.: DLC-coating Application to Improve the Durability of Ceramic Tools, J. Mater. Eng. Perform., vol. 28, no. 7, pp. 4415–4426, Jul. 2019, doi: 10.1007/s11665-019-04149-1.
  • 8. Grigoriev S. et al.: Nanostructured Multilayer Composite Coatings for Cutting Tools, in Advanced Ceramic Materials, Mhadhbi M., Ed., IntechOpen, 2020, p. 22. doi: 10.5772/intechopen.94363.
  • 9. Bociaga D. et al.: Surface Characteristics and Biological Evaluation of Si-DLC Coatings Fabricated Using Magnetron Sputtering Method on Ti6Al7Nb Substrate, Nanomaterials, vol. 9, no. 6, Art. no. 6, Jun. 2019, doi: 10.3390/nano9060812.
  • 10. Dearnaley G. and J.H. Arps: Biomedical applications of diamond-like carbon (DLC) coatings: A review, Surf. Coat. Technol., vol. 200, no. 7, pp. 2518–2524, Dec. 2005, doi: 10.1016/j.surfcoat.2005.07.077.
  • 11. Rajak D.K., Kumar A., Behera A., and Menezes P.L.: Diamond-Like Carbon (DLC) Coatings: Classification, Properties, and Applications, Appl. Sci., vol. 11, no. 10, Art. no. 10, Jan. 2021, doi: 10.3390/app11104445.
  • 12. Jastrzębski K., Jastrzębska A., and Bociąga A.: A review of mechanical properties of diamond-like carbon coatings with various dopants as candidates for biomedical applications, Acta Innov., vol. 22, pp. 40–57, 2017.
  • 13. Kadlec J., Joska Z., and Kadlec J.: Study of Biocompatible ZrN and ZrN/DLC Coating Deposited on Medical Tools, ECS Trans., vol. 48, no. 1, p. 315, Jan. 2014, doi: 10.1149/04801.0315ecst.
  • 14. Robertson J.: Diamond-Like Carbon Films, Properties and Applications, in Comprehensive Hard Materials, Elsevier, 2014, pp. 101–139. doi: 10.1016/B978-0-08-096527-7.00043-X.
  • 15. Khan K.A. and Khan M.I.: Enhancement the graphitic nature of DLC by Au doping and incorporation of 300 keV Ni2+ ions in DLC thin films, Mater. Res. Express, vol. 6, no. 6, p. 066413, Mar. 2019, doi: 10.1088/2053-1591/ab0e49.
  • 16. Braak R. et al.: Accelerated thermal degradation of DLC-coatings via growth defects, Surf. Coat. Technol., vol. 349, pp. 272–278, Sep. 2018, doi: 10.1016/j.surfcoat.2018.05.063.
  • 17. Di Y., Cai Z., and Zhang P.: The Tribological Performance of CrMoN/MoS2 Solid Lubrication Coating on a Piston Ring, Lubricants, vol. 5, no. 2, Art. no. 2, Jun. 2017, doi: 10.3390/lubricants5020013.
  • 18. Serles P., Gaber K., Pajovic S., Colas G., and Filleter T.: High Temperature Microtribological Studies of MoS2 Lubrication for Low Earth Orbit, Lubricants, vol. 8, no. 4, Art. no. 4, Apr. 2020, doi: 10.3390/lubricants8040049.
  • 19. Kot M. et al.: Adaptive coatings a-C/MoS2, Tribologia, vol. 278, no. 2, pp. 51–56, May 2018, doi: 10.5604/01.3001.0012.6975.
  • 20. Menezes P. L., Ingole S.P., Nosonovsky M., Kailas S.V. , and Lovell M.R., (Eds.): Tribology for scientists and engineers: from basics to advanced concepts. New York: Springer, 2013.
  • 21. Kutilek P. and Miksovsky J.: The procedure of evaluating the practical adhesion strength of new biocompatible nano- and micro-thin films in accordance with international standards, Acta Bioeng. Biomech., vol. 13, no. 3, pp. 87–94, 2011.
  • 22. Fischer-Cripps A.C.: Nanoindentation, 3rd ed. in Mechanical Engineering Series. New York, NY: Springer New York, 2011. doi: 10.1007/978-1-4419-9872-9.
  • 23. Fischer-Cripps A.C.: The IBIS handbook of nanoindentation, 1st ed. Forestville, NSW: Fischer-Cripps Laboratories Pty Ltd., 2013. Accessed: Jan. 19, 2021. [Online]. Available: http://www.fclabs.com.au/index_htm_files/IBIS_HandbookOfNanoindentationBook.pdf.
  • 24. ITE Radom: Urządzenie T-21 typu kula-tarcza. Do tribologicznych badań materiałów konstrukcyjnych w wysokiej temperaturze. ITE Radom. Accessed: Jul. 06, 2022. [Online]. Available: https://www.tribologia.org/ptt-old/inst/rad/T-21.pdf
  • 25. Michalak M., Michalczewski R., and Wulczyński J.: Modyfikacja tribologicznego urządzenia badawczego T-21 przeznaczonego do badania materiałów w wysokiej temperaturze, Tribologia, no. 6, pp. 79–95, 2014.
  • 26. ISO 20808:2004 Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) – Determination of friction and wear characteristics of monolithic ceramics by ball-on-disc method, International Organization for Standardization, Standard, Feb. 2004. Accessed: Apr. 08, 2022. [Online]. Available: https://www.iso.org/standard/65415.html.
  • 27. ISO 18535:2016, Mar. 2016. Accessed: Jul. 25, 2022. [Online]. Available: https://cdn.standards.iteh.ai/samples/62820/4f883ab72002481e887d5126291f4d21/ISO-18535-2016.pdf.
  • 28. Bhushan B. and Palacio M.L.B.: Nanoindentation, in Encyclopedia of Nanotechnology, B. Bhushan, Ed., Dordrecht: Springer Netherlands, 2016, pp. 2423–2444. doi: 10.1007/978-94-017-9780-1_41.
  • 29. ISO 14577-1:2015 Metallic materials – Instrumented indentation test for hardness and materials parameters – Part 1: Test method, International Organization for Standardization, Standard, Jul. 2015. Accessed: Apr. 08, 2022. [Online]. Available: https://www.iso.org/standard/56626.html.
  • 30. Lucca D.A., Herrmann K. and Klopfstein M.J.: Nanoindentation: Measuring methods and applications, CIRP Ann., vol. 59, no. 2, pp. 803–819, Jan. 2010, doi: 10.1016/j.cirp.2010.05.009.
  • 31. Oliver W.C. and. Pharr G.M: An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments, J. Mater. Res., vol. 7, no. 6, pp. 1564–1583, Jun. 1992, doi: 10.1557/JMR.1992.1564.
  • 32. Reference Guide. Step X00 - NHT3. Nanoindentation Tester. Anton Paar TriTec SA, Jan. 2020.
  • 33. Jiang A., Cao X., Wang Z., Ma J., Xiao J., and Ma S.: Friction performance and corrosion resistance of MoS2/DLC composite films deposited by magnetron sputtering, Results Phys., vol. 25, p. 104278, Jun. 2021, doi: 10.1016/j.rinp.2021.104278.
Uwagi
Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-aa91aad9-2a41-40bc-8123-f405f06a6290
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.