Scratch adhesion testing of superhard coatings

• Autorzy: Kupczyk M.

Warianty tytułu

PL

Badanie adhezji supertwardych powłok przez zarysowanie

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The chosen investigations of the adhesion force of thin, superhard cotings to the cutting edges made of cemented carbides are presented in the paper. For identification of the adhesion force of coatings to the substrate an automatic scratch tester constructed at Poznań University of Technology was applied. The estimation of the adhesion force (value of critical load measured during scratch test) was carried out on the base of the vibration signal analysis. Results of investigations pointed at the essential influence of a substrate surface preparation (degreasing, chemical etching) on the critical load value.

PL

W pracy przedstawiono wybrane badania siły adhezji cienkich, supertwardych powłok do ostrzy skrawających z węglików spiekanych. Do identyfikacji siły adhezji zastosowano automatyczne urządzenie do testu na zarysowanie, skonstruowane w Politechnice Poznańskiej. Oceny siły adhezji (wartość obciążenia krytycznego podczas testu na zarysowanie) dokonywano na podstawie analizy sygnału drganiowego. Wyniki badań wskazują na istotny wpływ przygotowania powierzchni podłoża (odtłuszczenie, chemiczne trawienie) na wartość obciążenia krytycznego.

Słowa kluczowe

EN

adhesion; scratch test; wear-resistant layer; superhard coating; cutting tool

PL

adhezja; test na zarysowanie; powłoka przeciwzużyciowa; powłoka supertwarda; narzędzie skrawające

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN ; De Gruyter
• Czasopismo: Advances in Manufacturing Science and Technology
• Rocznik: 2003
• Tom: Vol. 27, nr 1
• Strony: 15--25
• Opis fizyczny: Bibliogr. 36 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Kupczyk M.

• Poznań University of Technology, Institute of Mechanical Technology, Piotrowo 3, 61-138 Poznań, phone [phone], fax [phone]

Bibliografia

• [1] Т. BURAKOWSKI, Т. WIERZCHOŃ: Surface engineering of metals - principles, equipment, technologies. CRC PRESS LLC, Catalog No. 8225.
• [2] M. KUPCZYK: Influence of TiNx-Ti layer produced on gear-shaper cutters on technological quality of teeth made of alloyed constructional steel. PhD Thesis, Poznan University of Technology, Poznan 1988.
• [3] M. KUPCZYK: Technological and functional quality of cutting edges with wear resistant coatings. Monograph, 1997, 232, Series: Rozprawy, No 320, Poznan University of Technology Publishers, Poznan 1997.
• [4] M. KUPCZYK: Exploitation properties of multiphase coatings on cutting tools during hard machinable material machining. Proc. of EuroMetal Working'94, Udine 1994.
• [5] A. MICHALSKI, Krystalizacja metastabilnych odmian azotku boru z fazy gazowej. Mat. 4 Szkoły Letniej "Modern Plasma Surface Technology", Koszalin 1994, 90-106.
• [6] S. MITURA, A. SOKOŁOWSKA, J. SZMIDT: Perspektywy zastosowań warstw diamentowych. Mat. 4 Szkoły Letniej "Modern Plasma Surface Technology", Koszalin 1994, 107-128.
• [7] M. KUPCZYK: Tendencje rozwojowe w zakresie powłok przeciwzużyciowych wytwarzanych metodami PVD i CVD na ostrzach skrawających. Prace Komisji Budowy Maszyn, vol. 16, PTPN, Poznań 1996, 57-68.
• [8] A. SOKOŁOWSKA: Niekonwencjonalne środki syntezy materiałów. PWN, Warszawa 1991.
• [9] T. ARAI, H. FUJITA, M. WATANABE: Evaluation of adhesion strength of thin hard coatings. Proc. 14th Int. Conf. on Metallurgical Coatings. San Diego. Thin Solid Films, (1987) 154, 387-401.
• [10] E. ERTÜRK, H.-J. HEUVEL: Adhesion and structure of TiN arc coatings. Thin Solid Films, (1987) 153, 135-147.
• [11] R.J. GOOD, K.L. MITTAL: Adhesion measurement of thin films, thick films and bulk coatings. ASTM Spec. Tech. Publ, (1978), 640, 18.
• [12] J.E. GREENE, M. PESTES: Adhesion of sputter-deposited carbide films to steel substrates. Thin Solid Films, (1976) 37, 373.
• [13] J. GYARMATI, A. NAOUMIDIS: Scratch adhesion test of reactively sputtered TiN coatings on soft substrate. Thin Solid Films, (1986) 136, 57.
• [14] B. HAMMER, A. J. PERRY, P. LAENG, P. A. STEINMANN: The scratch test adhesion of TiC deposited industrially by chemical vapour deposition on steel. Proc. 14th Int. Conf. on Metallurgical Coatings. San Diego, 1982, and Thin Solid Films, (1982) 96, 45-51.
• [15] H.E. HINTERMAN, P. LAENG, P.A. STEINMANN: Adhesion of PVD and CVD hard coatings. Proc. Int. Ion Engineering Congress - ISIAT'83. Kyoto 1983.
• [16] E. HUMMER, A.J. PERRY: Adhesion and hardness of ion-plated TiC and TiN coatings. Thin Solid Films, (1983) 101, 243-251.
• [17] J.H. JE, E. GYARMATI, A. NAOUMIDIS: Scratch adhesion test of reactively sputtered TiN coatings on a soft substrate. Thin Solid Films, (1986) 136, 57-67.
• [18] M. KUPCZYK, K. JÓŹWIAK: Estimation of the TiNx-Ti layer adhesion to high-speed steel edges by the scratch test. Processing of Advanced Materials, (1993) 3, 31-34.
• [19] A. MICHALSKI: Krystalizacja warstw wielofazowych z plazmy impulsowej. Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej, Mechanika 108 (1987).
• [20] A. MICHALSKI, S. SOBCZAK, M. KUPCZYK: BN coatings obtained by the pulse plasma method. Surface Engineering, (2000) 6.
• [21] K.L. MITTAL: The methods of measurement used to determine the degree of adhesion. Electrocomp. Sci. Films, (1976) 18, 21.
• [22] S.G. OH, M. CAILLER, D. ROPTIN: Vide. Couhes Minces, 220(1984)55.
• [23] A.J. PERRY: Scratch adhesion testing of hard coatings. Proc. Int. Conf. on Metallurgical Coatings, San Diego 1983 and Thin Solid Films, (1983) 107, 167-180.
• [24] P. BENJAMIN, C. WAVER: Proc. R. Soc. London, ser. A, 1960, 254, 163.
• [25] O.S. HEAVENS: J. Phys. Radium, (1950) 11, 355.
• [26] D.W. BUTLER, C.T.H. STODDART, P.R. STUART: The stylus or scratch method for thin films adhesion measurement. J. Physics, (1970), D3, 877.
• [27] C. WEAVER: Faraday Spec. Discuss. Chem. Soc., (1972) 2, 18.
• [28] M.T. LAUGIER: An energy approach to the adhesion of coatings using the scratch test. Thin Solid Films, (1984) 117, 243-249.
• [29] S.J. BULL, D.S. RICKERBY: Multi-pass scratch testing as a model for abrasive wear. Thin Solid Films, (1989) 181, 545-553.
• [30] P.J. BURNETT, D.S. RICKERBY: The scratch adhesion test: an elastic-plastic indentation analysis. Thin Solid Films, (1988) 157, 233-254.
• [31] A.J. PERRY, H.K. PULKER: Hardness, adhesion and abrasion resistance of TiO2 films on glass. Proc. Sixth Int. Conf. on Thin Films, Stockholm 1984, and Solid Films, (1985), 124, 323-333.
• [32] P.J. BURNETT, D.S. RICKERBY: The relation between hardness and scratch adhesion, Proc. of the 14th Int. Conf. on Metallurgical Coatings, San Diego 19 and Thin Solid Films, (1987) 154, 403-416.
• [33] J. VALLI, M. MAKELA, A. MATTHEWS AND V. MURAWA: J. Vacuum Sci. and Techn., 6(1985)2411.
• [34] S. BABA, A. KINBARA, T. KAJIBARA, K. WATANABE: Internal stress and adhesion of r.f. - sputtered MgO films on glass substrates. Proc. 7th Int. Conf. on Thin Films, New Delhi 1987, and Thin Solid Films, (1988) 163, 169-174.
• [35] D.M. MATTOX: Interface formation and the adhesion of deposited thin films. Monogr. R-65852.
• [36] M KUPCZYK, K. WIECZOROWSKI: Zespół do pomiaru przyczepności do podłoża warstw przeciwzużyciowych zwłaszcza osadzonych na powierzchniach narzędzi skrawających. Patent Pat-981/PP/1993 oraz P 301807/1994.