Właściwości mechaniczne powłok CrxN

• Autorzy: Warcholiński B. , Gilewicz A.

Warianty tytułu

EN

Mechanical properties of CrXN coatings

• Konferencja: Seminarium Instytutu Mechaniki Precyzyjnej. Technologie obróbki cieplnej podwyższające trwałość narzędzi (21.10.2009 ; Kraków, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono rezultaty badań powłok CrxN, otrzymanych metodą katodowego odparowania łukowego. Badano powłoki jednowarstwowe: Cr, Cr2N, CrN oraz wielowarstwowe Cr/CrN i Cr2N/CrN. Otrzymane powłoki poddano badaniom rentgenowskim oraz badano przyczepność do podłoży stalowych metodą rysy. Określono ich twardość oraz współczynnik tarcia i odporność na zużycie w skojarzeniu z alundem. Rezultaty badań wskazują, że wszystkie powłoki charakteryzują się dobrą adhezją z siłą krytyczną Lc2 wyższą niż 70 N. Najlepsze właściwości użytkowe, najwyższą twardość około 22 GPa i najniższy wskaźnik zużycia 3x10-' mm3/Nm, posiadają powłoki wielowarstwowe CrzN/CrN. Powłoki wielowarstwowe CrzN/CrN otrzymywano przy różnych temperaturach j.: 300 OC i 400 OC. Niższą wartością twardości charakteryzrjct się powłoki wie~ Loiuarstwowe otrzymane w wyższej temperaturze.

EN

The results of investigations of CrN coatings deposited using cathodic are evaporation are shown in the paper. The monolayer Cr, Cr2N and CrN coatings and two multilayer Cr/CrN and Cr2N/CrN coatings were tested. XRD, adhesion to steel substrates, hardness, friction coefficient and wear rate were determined. The results indicate, that all coatings show good adhesion with critical force Lc2 higher than 70 N. The best utility properties, the highest hardness about 22 GPa and the lowest wear rate 3x10-7 mm3/Nm, show multilayer Cr2N/CrN coatings. The deposition tests of multilayer CrzN/CrN coatings at different substrate temperature, 300 OC i 400 OC, show that at lower temperature the coatings are of higher hardness.

Słowa kluczowe

PL

powłoki PVD; Cr2N; CrN; Cr2N/CrN; tarcie; zużycie

EN

coatings PVD; Cr2N; CrN; Cr2N/CrN; filction; wear

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Mechaniki Precyzyjnej
• Czasopismo: Inżynieria Powierzchni
• Rocznik: 2009
• Tom: Nr 3
• Strony: 27--33
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys.

Twórcy

autor

Warcholiński B.

autor

Gilewicz A.

• Politechnika Koszalińska

Bibliografia

• [1] Yao S.H., Su Y.L.; The tribological potential of CrN and Cr(C,N) deposited by multi-arc PVD process, Wear, 212, 1997, s. 85-94.
• [2] Rozmus M., Bujak J., Kusiński J.: Trwałość eksploatacyjna wierteł pokrytych powłokami wielowarstwowymi Cr/CrN/CrN + Cr2N/Cr(C,N) metodą łukowo-plazmową Arc-PVD, Inżynieria Materiałowa, 6 (137), 2003, s. 562-566.
• [3] Esteve J., Romero J., Gómez M., Lousa A.: Cathode chromium carbide coatings for molding die applications, Surf. Coat. Technol., 188-189, 2004, s. 506-510.
• [4] Aouadi S.M., Schultze D.M., Rohde S.L., Wong K.C., Mitchell K.A.R.: Growth and characterization of Cr2N/CrN multilayer coatings, Surf.Coat. Technol., 140, 2001, s. 269-277.
• [5] Oden M., Ericsson C., Hakansson G., Ljungcrantz H.: Surf. Coat. Technol., 114, 1999, s. 39-51.
• [6] Jönsson B., Hogmark S.: Hardness Measurement of Thin Films, Thin Solid Films 114 (1984) s. 257-269.
• [7] Archard J.F.: Contact and rubbing of flat surfaces, J. Appl. Phys., 24(8), 1953, s. 981-988.
• [8] Bertrand G., Savall C., Meunier C.: Properties of reactively RF magnetron-sputtered chromium nitride coatings, Surf. Coat. Technol., 96, 1997, s. 323-329.
• [9] Endler I., Bartsch K., Leonhardt A., Scheibe H.J., Ziegele H., Fuchs I., Raatz Ch.: Preparation and wear behaviour of woodworking tools coated with superhard layers, Diamond Relat. Mater., 8, 1999, s.834-839.
• [10] Novueau C., Djouadi M.A., Deces-Petit C.: The influence of deposition parameters on the wear resistance of CrxNY magnetron sputtering coatings in routing of oriented strand board, Surf. Coat. Technol., 174-175, 2003, s. 455-460.
• [11] Seok J.W., Jadeed N.M., Lin R.Y.: Sputter deposited nanocrystalline Cr and CrN coatings on steels, Surf. Coat. Technol., 138, s. 2001, s. 14-22.
• [12] Ćekada M., Panjan P., Maćek M., Śmid P.: Comparison of structural and chemical properties of Crbased hard coatings, Surf. Coat. Technol., 151-152, 2002, s. 31-35.
• [13] Romero J., Martinez E., Esteve J., Lousa A.: Nanometric chromium nitride/chromium carbide multilayers by r.f. magnetron sputtering, Surf. Coat. Technol., 180-181, 2004, s. 335-340.
• [14] Almer J., Oden M., Hakansson G.: Microstructure, stress and mechanical properties of arc-evaporated Cr-C-N coatings, Thin Solid Films 385, 2001, s. 190-197.
• [15] Hall E. O.: Proc. Phys. Soc. B 64, 1951, 747
• [16] Kot M., Rakowski W. A., Major Ł., Major R., Morgiel J.: Effect of bilayer period on properties of Cr/CrN multilayer coatings produced by laser ablation, Surf. Coat. Technol., 202, 2008, s. 3501-3506.
• [17] Berger M., Wiklund U., Eriksson M., Engquist H., Jacobson S.: The multilayer effect in abrasion - optimising the combination of hard and tough phases, Surf. Coat. Technol. 116-119, 1999, s. 1138-1144.
• [18] Lee S.C., Ho W.Y., Lai F.D.: Effect of substrate surface roughness on the characteristics of CrN hard film, Mater. Chem. Phys., 43, 1996, s. 266-273.
• [19] Zhou F., Chen K., Wang M., Xu X., Meng H., Yu M., Dai Z.: Friction and wear properties of CrN coatings sliding against Si3N4 balls in water and air, Wear, 265, 2008, s. 1029-1037.
• [20] Polcar T., Cvrček L., Široky P., Novak R.: Tribological characteristics of Cr(CN) coatings at elevated temperature, Vacuum 80, 2005, s. 113-116.