Niskotarciowe powłoki MoS2(Ti, W) osadzane metodą magnetronową na azotowanej i azotonasiarczanej stali szybkotnącej Vanadis 23

• Autorzy: Pawlak W. , Atraszkiewicz R. , Nolbrzak P. , Wendler B.

Warianty tytułu

EN

MoS2(Ti, W) low friction coatings deposited onto nitrided and sulfonitrided HSS steel by means of magnetron sputtering

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Technologie duplexowe są obecnie jednym z głównych nurtów rozwoju inżynierii materiałowej. Praca ukazuje możliwości znacznego ograniczenia tarcia i zużycia uszlachetnionych przez azotowanie oraz azotonasiarczanie stali szybkotnącej przez dodatkowe pokrycie powierzchni niskotarciową powłoką na bazie dwusiarczku molibdenu. Powłoki na bazie MoS2 z dodatkiem tytanu i wolframu osadzono na podłożach ze spiekanej stali szybkotnącej Vanadis 23, wykorzystując rozpylanie magnetronowe. Głównym celem badań było zmniejszenie współczynnika tarcia oraz zużycia azotowanych i azotonasiarczanych stali szybkotnących w warunkach tarcia suchego. Dla porównania powłoki osadzono również na podłożach nieazotowanych. Wykonano badania morfologii powierzchni, składu chemicznego oraz fazowego, mikrotwardości, adhezji powłoki do stalowego podłoża oraz przeprowadzono próby tarcia suchego w układzie pin-on-disc. Dla podłoży azotowanych i azotonasiarczanych wykonano do- datkowo profile mikrotwardości na przekroju poprzecznym. Porównano zachowanie się powłoki w warunkach tarcia suchego na podłożu obrobionym cieplnie, azotowanym próżniowo oraz azotonasiarczanym. Dzięki zastosowaniu powłoki niskotarciowej MoS2(Ti, W) osiągnięto obniżenie wspołczynnika tarcia suchego do wartości poniżej 0,1.

EN

Duplex technology is nowadays one of main streams of development of surface science and engineering. The work emerge the possibilities of considerable limitation of dry friction and wear of nitrided and sulfonitrided high speed steel due to additional low friction coating deposition. The MoS2-based coatings with titanium and tungsten admixture were deposited by means of magnetron sputtering onto Vanadis 23 HSS steel. The coatings were deposited also onto non-nitrided substrates. Main aim of the work was to perform dry friction tests in 'pin-on disc' geometry in order to find out if nitriding or sulfonitriding of high speed steel can improve good lubricating properties of MoS2(Ti, W) low friction coatings. Other investigations, such as, for example, coatings surface morphology, chemical and phase composition, microhardness, coatings' adhesion to the steel substrates have been performed as well. Moreover, for nitrided and sulfonitrided steel substrates microhardness distribution in a cross-section have been made. Dry wear and friction coefficients were determined and compared for substrates in different state of treatment (nitrided, sulfonitrided and non-nitrided) with and without the MoS2(Ti, W) low friction coatings. As a result, a significant decrease of wear coefficient during dry friction was achieved. Also, dry friction coefficient was lowered to a value below 0.1.

Słowa kluczowe

PL

powłoki niskotarciowe; dwusiarczek molibdenu; stal szybkotnąca azotowana; stal szybkotnąca azotonasiarczana; tarcie i zużycie

EN

low friction coatings; molibdenum disulfide; nitrided and sulfonitrided HSS steel; friction and wear

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 31, nr 4
• Strony: 1157--1161
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Pawlak W.

autor

Atraszkiewicz R.

autor

Nolbrzak P.

autor

Wendler B.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Łódzka,

Bibliografia

• [1] Bell T., Dong H., Sun Y.: Realizing the potential of duplex surface engineering. Tribology International 31 (1998) 127-137.
• [2] Pawlak W., Wendler B., Nolbrzak P., Makówka M., Włodarczyk K., Rylski A.: Low friction MoS2(Ti,W) coatings deposited by magnetron sputtering. Inżynieria Materiałowa 175 (2010) 422-426.
• [3] Liu Y-R., Liu J-J., Du Z.: The cutting performance and wear mechanism of ceramic cutting tools with MoS2 coating deposited by magnetron sputtering. Wear 231 (1999) 285-292.
• [4] Renevier N. M., Oosterling H., König U., Dautzenberg H., Kim B. J., Geppert L., Koopmans F. G. M., Leopold J.: Performance and limitation of hybrid PECVD (hard coating)-PVD magnetron sputtering (MoS2/Ti composite) coated inserts tested for dry high speed milling of steel and grey cast iron. Surface and Coatings Technology 163-164 (2003) 659-667.
• [5] Renevier N. M., Fox V. C., Teer D. G., Hampshire J.: Performance of low friction MoS2/titanium composite coatings used in forming applications. Materials and Design 21 (2000) 337-343.
• [6] Fox V., Jones A., Renevier N. M., Teer D. G.: Hard lubricating coatings for cutting and forming tools and mechanical components. Surface and Coatings Technology 125 (2000) 347-353.
• [7] Amaro R. I., Martins R. C., Seabra J. O., Renevier N. M., Teer D. G.: Molybdenum disulphide/titanium low friction coatings for gears application. Tribology International 38 (2005) 423-434.
• [8] Martins R., Amaro R., Seabra J.: Influence of low friction coatings on the scuffing load capacity and efficiency of gears. Tribology International 41 (2008) 234-243.
• [9] Haś Z., Kula P.: Nitrovac’79 – “Nowa technologia obróbki cieplno-chemicznej elementów maszyn i narzędzi”. Inżynieria Materiałowa 5 (16) (1983) 127-132.
• [10] Haś Z.: Sulfatizing and nitriding of high-speed steels in H2S and NH2 gases. Chemical Abstracts, Band 64 (1966) Columbus, Ohio, USA.
• [11] Haś Z., Gramsz J., Jarosz W., Jaremczuk P., Bruszewski S., Koczela K.: Patent DE 2 364 092 (20.05.1973) – Vorrichtung zur Nitrier-Sulfatierung von Stahl- und Guβeisenelementen.
• [12] Haś Z.: Patent EP 0 034 761 (2.09.1981) – Verfahren zur Oberflächenvergütung von Maschinentelien und Schneidwerkzeugen aus Eisenlegierungen.