The resistance of TiN coating to cavitation action

• Autorzy: Krella A.

Warianty tytułu

PL

Odporność powłok TiN na działanie kawitacji

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A series of cavitation erosion tests were carried out to investigate the resistance of the TiN coatings to cavitation action. The TiN coatings were deposited at various deposition parameters on austenitic stainless steel, X6CrNiTi18-10, and with various thickness by means of the cathodic arc evaporation method (ARC PVD). Investigations were performed in a cavitation tunnel with a slot cavitator. The estimated cavitation resistance parameters were the incubation period and the mass loss. The investigations show that hardness, Young's modulus, adhesion and coating thickness have an influence on coating endurance to cavitation degradation. The obtained parameter HźLC2/E.h1/2 shows very good fitting to date points (R2 = 0.97). With the increase of the new parameter the mass loss decreases indicating a continuous improvement in the cavitation erosion resistance.

PL

Przeprowadzono serię badań odporności kawitacyjnej powłok TiN wytworzonych metodą katodowego odparowania łukowego PVD (ARC PVD). Powłoki osadzane były na stal austenityczną X6CrNiTi18-10 przy zmiennych parametrach i zróżnicowanych grubościach. Badania przeprowadzono w tunelu kawitacyjnym ze szczelinowym wzbudnikiem kawitacji. Odporność kawitacyjną powłok TiN oceniano na podstawie długości okresu inkubacyjnego i całkowitych ubytków masy. Badania wykazały, że zarówno twardość, moduł Younga, adhezja, jak i grubość powłok TiN, ma wpływ na ich wytrzymałość na niszczenie kawitacyjne. Uzyskany parametr HźLC2/E.h1/2 wykazuje bardzo dobrą zgodność z danymi doświadczalnymi dla całkowi- tych ubytków masy (R2 = 0,97). Wraz ze wzrostem wartości tego parametru następuje stały spadek ubytków masy, świadczący o wzroście odporności kawitacyjnej badanych powłok.

Słowa kluczowe

EN

TiN coatings; PVD method; cavitation erosion; endurance; fracture

PL

powłoki TiN; metoda PVD; niszczenie kawitacyjne; trwałość; pękanie

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 31, nr 5
• Strony: 1353--1357
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Krella A.

• Instytut Maszyn Przepływowych im. R. Szewalskiego, PAN, Gdańsk,

Bibliografia

• [1] Brennen Ch. E.: Cavitation and bubble dynamics. The Oxford Engineering Science Series 44, Oxford University Press (1995).
• [2] Knapp R. T.: Resent Investigations of cavitation and cavitation damage. Trans. ASME 77 (1955) 1045-1054.
• [3] Philipp A., Lauterborn W.: Cavitation erosion by single laser-produced bubbles. J. Fluid Mech. 361 (1998) 75-116.
• [4] Bourne N. K.: On the collapse of cavities. Shock Waves 11 (2002) 447- 455.
• [5] Nobre J. P., Dias A. M., Gras R.: Resistance of a ductile steel surface to spherical normal impact indentation: Use of a pendulum machine. Wear 211 (1997) 226-236.
• [6] Bourne N. K., Millett J. C. F., Gray III G. T.: On the shock compression of polycrystalline metals. J. Mater. Sci. 44 (2009) 3319-3343.
• [7] Krella A.: Influence of cavitation intensity on X6CrNiTi18-10 stainless steel performance in the incubation period. Wear 258 (2005) 1723-1731.
• [8] Krella A., Czyżniewski A.: Cavitation resistance of Cr-N coatings deposited on austenitic stainless steel at various temperature. Wear 266 (2009) 800-809.
• [9] Oliver W. C., Pharr G. M.: An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments. J Mater Res 7 (1992) 1564-1583.
• [10] Krella A., Czyżniewski A.: Influence of the substrate hardness on the cavitation erosion resistance of TiN coating. Wear 263 (2007) 395-401.
• [11] Voevodin A. A., Bantle R., Matthews A.: Dynamic impact wear of TiCxNy and Ti-DLC composite coatings. Wear 185 (1995) 151-157.
• [12] Ma L. W., Cairney J. M., Hoffman M., Munroe P. R.: Deformation mechanisms operating nanoindentation of TiN coatings on steel substrates. Surface & Coatings Technology 192 (2005) 11-18.
• [13] Batista C. A., Godoy C., Matthews A.: Impact testing of duplex and nonduplex (TiN, Al)N and Cr-N PVD coatings. Surface and Coatings Technology 163-164 (2003) 353-361.
• [14] Cairney J. M., Tsukano R., Hoffman M. J., Yang M.: Degradation of TiN coating under cyclic loading. Acta Materialia 52 (2004) 3229-3237.