Wpływ chromu na właściwości powłok TiAlCrN

• Autorzy: Warcholiński B. , Gilewicz A. , Olik R.

Warianty tytułu

EN

Effect of chromium on the properties of TiAlCrN coatings

• Konferencja: Seminarium "Nowoczesne procesy obróbki cieplnej w produkcji narzędzi"
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu chromu na właściwości mechaniczne i eksploatacyjne powłok przeciwzużyciowych PVD. Powłoki jedno- i wielowarstwowe TiAlN z dodatkiem chromu oraz powłoki odniesienia TiAlN i TiAlN/TiN nanoszono metodą katodowego odparowania łukowego. Powłoki wielowarstwowe składały się z 8 modułów o grubości około 250 nm każdy i stosunku podziału grubości warstw w module (TiAlN:CrN oraz TiAlN:TiN) jak 1:1. Skład chemiczny określano metodą EDS a skład fazowy metodą dyfrakcji rentgenowskiej. Wyznaczono twardość, adhezję, współczynnik tarcia i wskaźnik zużycia powłok. Badane powłoki charakteryzują się dobrą adhezją, powłoki z dodatkiem chromu wykazują niższy współczynnik tarcia w porównaniu z pozostałymi badanymi powłokami, a także znacząco niższy wskaźnik zużycia.

EN

The article presents the results of the effect of chromium on the mechanical and operating properties PVD coatings. A mono- and multilayer TiAlN coatings with the addition of chromium and also reference coatings, TiAlN and TiAlN/TiN, were deposited using cathodic arc evaporation. The multilayer coatings were composed of 8 bilayers, each of them with alternating TiAlN and CrN (TiAlN and TiN) layers. The thickness of the bilayer was about 250 nm and the ratio of layer thickness partition (TiAlN:CrN and TiAlN:TiN) as 1:1. The chemical composition was determined by EDS method and phase composition using X-ray diffraction technique. The hardness, adhesion, friction coefficient and wear rate of the coatings were also evaluated. All investigated coatings are characterized by good adhesion. The coatings with chromium show a lower coefficient of friction when compared to other tested coatings and have significantly lower wear rate.

Słowa kluczowe

PL

powłoki PVD; właściwości mechaniczne

EN

PVD coatings; mechanical properties

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Mechaniki Precyzyjnej
• Czasopismo: Inżynieria Powierzchni
• Rocznik: 2010
• Tom: Nr 4
• Strony: 48--54
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Warcholiński B.

autor

Gilewicz A.

autor

Olik R.

• Politechnika Koszalińska

Bibliografia

• [1] Hsieh J. H., Liang C., Yu C. H., Wu W.: Deposition and characterization of TiAlN and multi-layerd TiN/TiAlN coatings using unbalanced magnetron sputtering. "Surf. Coat. Technol". 108-109, 1998, s. 132-137.
• [2] Luo Q., Rainforth W. M., Donohue L. A., Wadsworth L, Miinz W-D.: Tribological irwestigation of TiAlCrN and TiAlN/CrN coatings grown by combined steered-arc/unbalanced magnetron deposition. "Vacuum" 53, 1999, s. 123-126.
• [3] Ohnuma H., Nihira N., Mitsuo A., Toyoda K., Kubota K., Aizawa T.: Effect of aluminium concentration on friction and wear properties of titanium aluminium ni-tride films. "Surf. Coat. Technol", 177-178, 2004, s. 623-626.
• [4] Chang Y.Y., Wang D.Y., Hung C.Y.: Structural and mechanical properties of nanolayered TiAlN/CrN coatings synthesized by a cathodic arc deposition process. "Surf. Coat. Technol". 200, 2005, s. 1702 -1708.
• [5] Harris S. G., Doyle E.D., Vlasveld A. C., Audy J., Long J. M., Ouick D.: Influence of chromium content on the dry machining performance of cathodic arc evaporated TiAlN coatings. "Wear", 254, 2003, s. 185-194.
• [6] Chang Y.Y., Yang S. J., Wang D.Y., Structural and mechanical properties of TiAlN/CrN coatings synthesized by a cathodic-arc deposition process. "Surf. Coat. Technol"., 201, 2006, s. 4209-4214 .
• [7] Santana A. E., Karimi A., Derflinger V. H., Schutze A.: Microstructure and mechanical behavior of TiAlCrN multilayer thin films. "Surf. Coat. Technol". 177-178,2004,8.334-340.
• [8] Prengel H. G., Santhanam A. T., Penich R. M., Jindal P. C., Wendt K. H.: Advanced PVD-TiAIN coatings on carbide and cermet cutting tools. "Surf. Coat. Technol"., 94-95, 1997,3.597-602.
• [9] Yamamoto K., Sato T., Takahara K., Hanaguri K.: Properties of (Ti,Cr,AI)N coatings with high Al content deposited by new plasma enhanced arc-cathode. "Surf. Coat. Technol"., 174-175, 2003, s. 620-626.
• [10] Nouveau C., Jorand E., Deces-Petit C., Labidi C., Djouadi M. A.: Influence of carbide substrates on tribological properties of chromium nitride coatings: application to wood machining. "Wear", 258, 2005, s. 157-165.
• [11] Djouadi M. A., Nouveau C., Beer P., Lambertin M.: Cr„Ny hard coatings deposited with PVD method on tools for wood machining. "Surf. Coat. Technol". 133-134,2000,5.478-483.
• [12] Faga M. G., Settineri L.: lnnovative anti-wear coat¬ings on cutting tools for wood machining. "Surf. Coat. Technol." 201, 2006, s. 3002-3007.
• [13] Verein Deutscher Ingenieure. "Richtlinie 3198", 1992, Dusseldorf, Germany
• [14] Jónsson B., Hogmark S.: Hardness Measurement of Thin Films. Thin Solid Films 114, 1984, s. 257-269.
• [15] Archard J. F.: Contact and rubbing of flat surfaces. "J. Appl. Phys.", 24(8), 1953, s. 981-988.
• [16] Diesselberg M., Stock H. R., Mayr P.: Friction and wear behaviour of PVD chromium nitride supported carbon coatings. "Surf. Coat. Technol". 188-189, 2004 s. 612-616.
• [17] Yao S. H., Su Y. L.: The tribological potential of CrN and Cr(CN) deposited by multi-arc PVD process. "Wear" 212, 1997, s. 85-94.
• [18] Mo J.L., Zhu M.H.: Tribological characterization of chromium nitride coating deposited by filtered cathodic vacuum arc. "Tribol. Int". 42, 2009, s. 1758-1764.
• [19] Erdemir A.: A crystal chemical approach to the formulation of self-lubricating nanocomposite coatings. "Surf. Coat. Technol." 200, 2005, s. 1792-1796
• [20] Oztiirk A., Ezirmik K. V., Kazmanli K., Urgen M., Eryilmaz O. L., Erdemir A.: Comparative tribological behaviors of TiN-, CrN- and MoN-Cu nanocomposite coatings. "Tribol. Int." 41, 2008, s. 49-59.