Właściwości tribologiczne powłok CrCN w podwyższonej temperaturze

• Autorzy: Gilewicz A. , Warcholiński B.

Warianty tytułu

EN

Tribological properties of CrCN coatings at elevated temperatures

• Konferencja: Międzynarodowe Seminarium "Materiały na narzędzia i ich obróbka cieplna i cieplno-chemiczna"
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Ze względu na wysoką odporność na utlenianie (650 0C) i zużycie powłoki azotku chromu stosowane są często do pracy w wysokiej temperaturze. Stosunkowo wysoki współczynnik tarcia jest jednak jednym w poważnych ograniczeń. Jego obniżenie jest tematem wielu prac badawczych. Obiecującym rozwiązaniem jest domieszkowanie azotku chromu węglem. Powłoka taka charakteryzuje się lepszymi właściwościami tribologicznymi w podwyższonych temperaturach. Powłoki CrN i CrCN nanoszono stosując metodę katodowego odparowanie łukowego przy stałym ciśnieniu cząstkowych azotu N2 i różnym natężeniu przepływu acetylenu C2H2. Powłoki o grubości 3,5-4 žm nakładano na podłoża z utwardzonej stali 4H13. Stężenie węgla w powłokach CrCN zmieniało się od 0 (CrN) do 53 % at. Testy tarcia i zużycia wykonano na tribotesterze pracującym w systemie kula-tarcza wyposażonym w grzejnik i regulator temperatury, umożliwiający jej sterowanie. Zastosowano naprzemienne grzanie do temperatury 400 0C, a następnie chłodzenie do 100 0C. Cykl ten powtarzano dwukrotnie. Stwierdzono, że dla powłoki CrCN z 20 % at. stężeniem węgla zużycie w temperaturze pokojowej i po cyklu programowanego grzania jest porównywalne.

EN

Chromium nitride based coatings are resistant to both high oxidation (650 0C) and wear. Due to that they are often used in work at high temperature. Relatively high coefficient of friction is one of the serious restriction in application. Reduction of CoF is a subject of many research and experimental works. The promising solution is doping CrN coatings by carbon to improve the tribological properties at elevated temperature. CrN and CrCN coatings have been deposited using cathodic arc evaporation technology with constant partial pressure of nitrogen N2 and variable acetylene C2H2 flow. The coatings with the thickness of 3.5-4 žm have been deposited on hardened X40H13 steel substrates. The carbon contents in the coatings varied from 0 at.% (CrN) up to 53 at.%. Wear testing was done using a ball-on-disc tribometer equipped with controllable heater. Two cycles of heating to the temperature of 400 0C and cooling to 100 0C were done. For the CrCN coatings with 20 at. % of carbon contents it was found that the wear values calculated for the measurements at room temperature and after programmable heating are comparable.

Słowa kluczowe

PL

CrCN; tarcie; zużycie

EN

CrCN; friction; wear

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Mechaniki Precyzyjnej
• Czasopismo: Inżynieria Powierzchni
• Rocznik: 2011
• Tom: nr 4
• Strony: 21--26
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Gilewicz A.

autor

Warcholiński B.

• Politechnika Koszalińska

Bibliografia

• [1] Lin J., Mishra B., Moore J.J.,. Sproul W.D.: A study of the oxidation behavior of CrN and CrAIN thin films in air Rusing DSC and TGA analysis, Surf. Coat. Techno. 202 (2008) 3272-3283.
• [2] Ezirmik V., Senel E., Kazmanli K., Erdemir A., Urgen M.: Effect of copper addition on the temperature dependent reciprocating wear behaviour of CrN coatings, Surf. Coat. Technol. 202 (2007) 866-870.
• [3] Polcar T., Cvrćek L., Śiroky P., Novak R.: Tribological characteristics of Cr(CN) coatings at elevated temperature. Vacuum 80 (2005) 113-116.
• [4] Yao S.H., Su Y.L.: The tribological potential of CrN and Cr(C,N) deposited by multi-arc PVD process, Wear 212(1997)85-94.
• [5] Hardell J., Prakash B.: Tribological performance of surface engineered tool steel at elevated temperatures, Int. J. Refract. Metals Hard Mater. 28 (2010) 106-114.
• [6] Polcar T., Vitu T., L. Crvcek, Vyskocil J., Cavaleiro A.: Effects of carbon content on the high temperature friction and wear of chromium carbonitride coatings, Tri-bol. Int. 43(2010)1228-1233.
• [7] Suszko T.: Wysokotemperaturowe właściwości tribologiczne azotku molibdenu -MO2N domieszkowanego miedzią; Praca doktorska, ITME Warszawa 2005.
• [8] Jónsson B., Hogmark S.: Hardness Measurement of Thin Films, Thin Solid Films 114 (1984) 257-269.
• [9] Polcar T., Parreira N.M.G., Novak R.: Friction and wear behaviour of CrN coating at temperatures up to 500 °C, [13] Surf. Coat. Technol. 201 (2007) 5228-5235.
• [10] Bhushan B., Lowry J.A.: Friction and wear studies of various head materials and magnetic tapes in a linear mode accelerated test using a new nano-scratch wear measurement technique, Wear 190,1995, 1-15.
• [11] 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)1029-1037.
• [12] Barshilia H.C., Selvakumar N., Deepthi, Rajam K.S.: A comparative study of reactive direct current magnetron sputtered B. CrAIN and CrN coatings, Surf. Coat. Technol. 201 (2006) 2193-2201.
• [13] Almer J., Odeń M., Hakansson G.: Microstructure, stress and mechanical properties of arc-evaporated Cr-C-N coatings, Thin Solid Films 385, 2001,190-197.
• [14] Polcar T., Kubart T., Novak R., Kopecky L., Śiroky P.,; Comparison of tribological behaviour of TiN, TiCN and CrN at elevated temperatures, Surf. Coat. Technol. 193(2005)192-199.