Powłoki DLC w zastosowaniu do pokrywania elementów maszyn

• Autorzy: Czyżniewski A.

Warianty tytułu

EN

DLC coatings for machine elements application

• Konferencja: II Krajowa Konferencja "Nowe Materiały - Nowe Technologie w Przemyśle Okrętowym i Maszynowym", Międzyzdroje 2003
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy scharakteryzowano naistotniejsze czynniki determinujące możliwość wykorzystania powłok typu a-C, a-C:H oraz X-C:H (gdzie X=W, Ti, Cr, Si), określanych często wspólnym mianem DLC (Diamond-Like Carbon), do pokrywania elementów maszyn. Wyniki badań wskazują, że bardzo korzystne właściwości tribologiczne w warunkach tarcia suchego, tj. niski współczynnik tarcia (f<0,08) oraz wysoką odporność na zużycie przez tarcie (kvc<10 do potęgi -7 milimetrów sześciennych N do potęgi -1 m do potęgi -1), wykazują powłoki typu X-C:H (X=W, Ti, Si), zawierające 5-7% at. składnika X, wytwarzane metodą impulsowego reaktywnego rozpylania magnetronowego (RMS). Analiza składu chemicznego wykonana na powierzchni starcia przeciwpróbek wskazuje, że bardzo dobre właściwości tribologiczne powyższych powłok, związane są ze zjawiskami łatwego poślizgu, zachodzącymi w tworzącej się warstwie przejściowej jako konsekwencja procesów grafityzacji i utleniania. Korzystnym skojarzeniem pożądanych właściwości tribologicznych, wysokiej adhezji i odporności na pękanie charakteryzują się powłoki gradientowe W-WC/a-C:H-W5%-C:H oraz powłoki wielowarstwowe WC/a-C:H//a-C:H, składające się z wielu na przemian osadzanych warstw nanokompozytowych WC/a-C:H i amorficznych a-C:H. Bardzo istotny wpływ na adhezję i odporność na pękanie ma rodzaj warstwy przejściowej pomiędzy podłożem i powłoką, a szczególnie korzystne może być zastosowanie warstwy chromu.

EN

The paper presented the most important conditions determining capability of a-C, a-C:H and X-C:H (where X=W, Ti, Cr, Si) coatings, commonly known as DLC (Diamond-Like Carbon), for machine elements application. The X-C:H (X=W, Ti,Si) coatings containing 5-7 at. % of X component, produced by pulsed reactive magnetron sputtering (RMS), revealed the most favourable tribological properties, i.e. the low value of dry friction coefficient (f<0.1) and the low wear rate (kvc<2x10 to the -7 cubic mm N to the -1 m to the -1). Chemical composition analyses carried out on worn surface of bearing steel counterpart shows, that very good tribological properties of DLC coatings are connecting with slip effects prevailing in a tribolayer in consequence of graphitisation and oxidation. W-WC/a-C:H-W5%-C:H gradient and WC/a-C:H//a-C:H mulilayer coatings composed of many alternately deposited WC/a-C:H nanocomposite and a-C:H amorphous coatings are marked by a favourable combination of desirable tribological properties, high adhesion and crack resistance. An interlayer film between the substrate and the coating, have the crucial effects on the adhesion and crack resistance, and especially favourable is application of chromium film.

Słowa kluczowe

PL

powłoki diamentopodobne (DLC); elementy maszyn; pokrywanie powłokami; metoda impulsowego reaktywnego rozpylania magnetronowego; właściwości tribologiczne; skład chemiczny; adhezja; odporność na pękanie

EN

diamond-like carbon coatings; DLC coatings; machine elements; coating; pulsed reactive magnetron sputtering; tribological properties; chemical composition; adhesion; crack resistance

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2003
• Tom: R. XXIV, nr 6
• Strony: 435--438
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys.

Twórcy

autor

Czyżniewski A.

• Politechnika Koszalińska, Katedra Inżynierii Materiałowej

Bibliografia

• 1. Liu Y., Erdemir A., Meletis E.I.: A study of wear mechanism of liamond-like carbon films, Surface and Coatings Technology, 82 (1996)48
• 2. Donnet C: Recent progress on the tribology of doped diamond-like and carbon alloy coaUngs: a review. Surface and Coatings Technology, 100-101 (1998) 180
• 3. Knotek O., LofflerF., Brand J., Burgmer W.: Amorphous carbon physically vapour deposited coatings, Surface and Coatings Technology,49(1991)370
• 4. Czyżniewski A. Myśliński P., Pancielejko M., Precht W., Walkowiak W.: Warstwy azotku węgla otrzymywane metodami rozpylania magnetronowego i odparowania łukowego, III Ogólnopolska Konferencja Naukowa „Obróbka Powierzchniowa" Częstochowa-Kule 9-12.10.1996
• 5. Hakovirta M., Tiainen V.-M., Pekko P.: Techniques for filtering graphite macroparticles in cathodic vacuum arc deposition of tetraedral amorphous carbon films. Diamond and Related Materials, 8(1999)1183
• 6. Grischke M., Bewiloqua K., Dimigen H.: Preparation, properties md structure of metal containing amorphous hydrogenated carbon films, Materials & Manufacturing Processes, 8 (1993) 407
• 7. Wanstrand O., Larsson M., Hedenquist P.: Mechanical and tribological evaluation of PVD WC/C coatings, Surface and Coatings Technology, 111 (1999) 247
• 8. Strondl C, Van der Kolk G.J., Hurkmans T., Fleischer W., Trinh T., Taryalho N.M., de Hosson J.Th. M.: Properties and characterization of multilayers of carbides and diamond-like carbon, Surface and Coatings Technology, 142-144 (2001) 707
• 9. Czyżniewski A.: Wytwarzanie i właściwości powłok Ti-C:H, W-C:H i Si-C:H, Elektronika, 8-9 (2001) 32
• 10. Precht W., Czyżniewski A.: Deposition and some properties of carbide/amorplious nanocomposites for tribological applications Surface and Coatings Technology, przyjęty do druku w 2003
• 11. Czyżniewski A. Deposition and some properties of nanocrystalline WC and nanocomposite WC/a-C:H coatings, Thin Solid Films, przyjęty do druku w 2003
• 12. Yang S., Li X, Reneyier N.M., Teer D.G.: Tribological properties md wear mechanism of sputtered C/Cr coating, Surface and Coatings Technology, 142-144 (2001) 85
• 13. Vetter J., Nevoigt A.: a-C:HMe coatings deposited by the cathodic vacuum arc deposition: properties and application potential, Surface and Coatings Technology, 120-121 (1999) 709