Supertwarde warstwy węglowe i azotku boru na płytkach narzędziowych Al2O3-Mo

• Autorzy: Biesiada K. , Kostecki M. , Olszyna A.

Warianty tytułu

EN

Super-hard carbon and boron nitride layers produced on the Al2O3-Mo cutting edges

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy zbadano wpływ supertwardych warstw ceramicznych (węglowych i azotku boru), nanoszonych metodą plazmy impulsowej na płytki skrawające wykonane z kompozytów warstwowych NCD (c-BN)/Al2O3/Al2O3+x%obj.Mo), na właściwości skrawnościowe tak syntetyzowanych płytek narzędziowych. Podłoża kompozytu warstwowego otrzymywano metodą odlewania folii. Maksymalne zagęszczenie spieków (96%), a także maksymalną wytrzymałość na zginanie (819 MPa) oraz współczynnik intensywności naprężeń (7,75 MPam(1/2)) uzyskano dla kompozytu warstwowego Al2O3/Al2O3+14% obj.Mo. Proces nanoszenia supertwardych warstw prowadzony był jedynie na nakładkach skrawających, wykonanych z tego kompozytu. Skład fazowy nanoszonych powłok badano metodą Ramana. Nanoszone warstwy węglowe identyfikowano jako nanokrystaliczny diament (NCD) zanieczyszczony superdrobnoziarnistym grafitem, zaś warstwy azotku boru jako mieszaniną "grubokrystalicznej" fazy c-BN oraz nanokrystalicznych faz h-BN i E-BN. Przeprowadzono badania grubości powłok, a także ich chropowatości, adhezji do podłoża, współczynnika tarcia oraz twardości. Wyniki badań właściwości skrawnościowych płytek narzędziowych NCD (c-BN)/Al2O3/Al2O3+14%obj.Mo przedstawiono w postaci zużycia V(Bmax) w funkcji drogi skrawania L stopu aluminium PA16. Badania wskazały, że otrzymane w wyniku nanoszenia metodą plazmy impulsowej PACVD warstwy węglowe oraz azotku boru na płytkach narzędziowych Al2O3/Al2O3+14% obj.Mo mają dobre właściwości skrawnościowe przy obróbce stopu aluminium PA16. Dla próbki NCD/Al2O3/Al2O3+14%obj.Mo wzrost trwałości ostrza w porównaniu do płytki niepokrytej wynosi 65%, zaś dla próbki c-BN/Al2O3/AhO3+14%obj.Mo wynosi on 40%.

EN

The aim of the study was to examine how the cutting properties of tool blades are affected by super-hard ceramic (carbon and boron nitride) coatings produced by the impulse plasma method (PACVD). The cutting plates were made of layered NCD (c-BN)/Al2O3/Al2O3+x%Mo composites produced by foil casting. The highest density (96%), the greatest bending strength (819 MPa) and the highest stress intensity factor (7.75 MPam(1/2)) were obtained with the layered Al2O3/Al2O3+ +14 vol.%Mo composite, and, thus, it was only this composite which was used for further experiments with depositing the super-hard coatings. The phase composition of the coatings was examined by Raman spectroscopy. The deposited carbon layers were identified to be nanocrystalline diamond (NCD) contaminated with super-finegrained graphite, whereas the boron nitride layers appeared to be a mixture of the 'coarsegrained' c-BN phase with the nano-crystalline h-BN and E-BN phases. The thickness, roughness, adhesion to the substrate, friction coefficient and hardness of the coatings were examined. The results of examination of the cutting properties of the NCD (c-BN)/Al2O3/Al2O3+14vol.% Mo tool plates in cutting the PA16 aluminium alloy are presented as the wear V(Bmax), versus cutting path L. The results evidently show that, when tested in cutting hard aluminium alloys, the carbon and boron nitride coatings deposited on the Al2O3/Al2O3+14%Mo cutting plates by PACVD have good cutting properties. The service life of the coated plates compared to that of uncoated plates increased by 65% with the NCD coatings and by 40% with c-BN coatings.

Słowa kluczowe

PL

nanokrystaliczny diament; regularny azotek boru CBN; materiał supertwardy

EN

nanocrystalline diamond; cubic boron nitride; superhard materials

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2004
• Tom: R. 4, nr 11
• Strony: 248--253
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Biesiada K.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej, ul. Wołoska 141, 02-507 Warszawa

autor

Kostecki M.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej, ul. Wołoska 141, 02-507 Warszawa

autor

Olszyna A.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej, ul. Wołoska 141, 02-507 Warszawa

Bibliografia

• [1] Olszyna A., Ceramika supertwarda, Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 2001.
• [2] Wysiecki M., Nowoczesne materiały narzędziowe, WNT, Warszawa 1997.
• [3] Mitura S., Mitura A., Niedzielski P., Couvrayt P., Nanocrystalline diamond coatings. Chaos Solitons & Fractals 1999, 10, 2165-2176.
• [4] Robertson J., Diamond-like amorphous carbon, Mat. Sci. & Eng. 2002, 37, 129-181.
• [5] Sholzenko A.A., Bozko S.A, Sokolov A.N., Cubic Boron Nitride Synthesis, Sintering and Properties, Wyd. Naukowa Dumka, Kiev 1993.
• [6] Matysiak H., Kompozyty Al2O3 o podwyższonej odporności na pękanie, Rozprawa doktorska, Warszawa 2003.
• [7] Olszyna A., E-BN, otrzymywanie i właściwości, Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 1996.
• [8] Szafran M., Bobryk E., Kukla D., Olszyna A., Si3N4-Al2O3 composites intended for the edges of cutting tools, Ceramics International 2000, 26, 579-782.