Wysokotemperaturowe niskotarciowe powłoki na bazie MoO3 i Ag osadzane metodą magnetronową

• Autorzy: Makówka M. , Pawlak W. , Wendler B. , Sielski J. , Kozanecki M.

Warianty tytułu

EN

High temperature, low friction coatings based on MoO3 and Ag deposited using magnetron sputtering

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Powłoki na bazie tlenku molibdenu MoO3 oraz srebra osadzono metodą niereaktywnego rozpylania magnetronowego tarcz z MoO3 oraz czystego Ag na ulepszanej cieplnie stali szybkotnącej Vanadis 23, podłożu z tlenku aluminium Al2O3 oraz czystym krzemie. Powłoki poddano wygrzewaniu w zakresie temperatury 150÷550°C i zbadano wpływ wygrzewania na zachodzące zmiany strukturalne w powłokach i ich właściwości. Zbadano ich skład chemiczny metodą EDS, skład fazowy metodą dyfrakcji rentgenowskiej i spektroskopii przesunięć Ramana oraz właściwości tribologiczne za pomocą testu kulka/tarcza. Określona została także jakość adhezji do podłoży stalowych na podstawie testu Daimlera-Benza. Powłoki wykazują bardzo dobre właściwości tribologiczne (współczynnik tarcia suchego o wartości ok. 0,12 i dobra odporność na zużycie na skutek tarcia) w temperaturze powyżej 300°C i z powodzeniem mogą być stosowane jako niskotarciowe powłoki na elementy par ciernych pracujących w podwyższonej temperaturze.

EN

Thin films based on molybdenum oxide and silver were deposited using nonreactive magnetron sputtering of MoO3 and pure silver targets onto Vanadis 23 HS steel, alumina Al2O3 and pure silicon wafers. Deposited coatings were annealed in a range of temperatures from 150°C to 550°C. Influence of annealing temperature on coatings' structure and their structural and tribological properties was studied. Chemical composition using EDS, phase composition using XRD and Raman Shifts Spectrometry as well as tribological properties by means of 'pin-on-disc' test were investigated. Adhesion quality of the coatings to the steel substrates was also studied by Daimler-Benz test. Coatings have very good tribological properties like low coefficient of friction (0.12) and high resistance to wear in temperatures above 300°C and can be applied as low friction coatings for friction couples working in high temperatures.

Słowa kluczowe

PL

powłoki niskotarciowe; powłoki wysokotemperaturowe; rozpylanie magnetronowe; molibdeniany srebra

EN

low friction coatings; high-temperature friction; magnetron sputtering; silver molybdates

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 32, nr 4
• Strony: 553--557
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Makówka M.

autor

Pawlak W.

autor

Wendler B.

autor

Sielski J.

autor

Kozanecki M.

• Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska, Politechnika Łódzka,

Bibliografia

• [1] Aouadi S. M., Singh D. P., Stone D. S., Polychronopoulous K., Nahif F., Rebholz C., Muratore C., Voevodin A.: Adaptive VN/Ag nanocomposite coatings with lubricious behavior from 25 to 1000°C. Acta Materialia 58 (2010) 5326÷5331.
• [2] Peterson M. B., Li S. Z., Murray S. F.: Wear resisting oxide films for 900°C, Final report, anl/otm/cr-5, US Department of Energy (1994).
• [3] Aouadi S. M., Luster B., Kohli P., Muratore C., Voevodin A.: Progress in the development of adaptive nitride-based coatings for high temperaturę tribological applications. Surface & Coatings Technology 204 (2009) 962÷968.
• [4] Stone D., Liu J., Singh D. P., Muratore C., Voevodin A., Mishra S., Rebholz C., Ge Q., Aouadi S. M.: Layered atomic structures of double oxides for low shear strength at high temperatures. Scripta Materialia 62 (2010) 735÷738.
• [5] Zabinski J. S., Sanders J. H., Nainaparampil J., Prasad S. V.: Lubricious using a microstructurally engineered oxide: performance and mechanisms. Tribol. Lett. 8 (2000) 103÷116.
• [6] Lugscheider E., Bärwulf S., Barimani C.: Properties of tungsten and vanadium oxides deposited by MSIP-PVD process for self-lubricating applications. Surf. Coat. Technol. 120-121 (1999) 458÷464.
• [7] Greenwood O. D., Moulzolf S. C., Blau P. J., Lad R. J.: The influence of microstructure on tribological properties of WO3 thin films. Wear 232 (1999) 84÷90.
• [8] Aouadi S. M, Paudel Y., Simonson W. J., Kohl P., Muratore C., Voevodin A.: Tribological investigation of adaptive Mo2N/MoS2/Ag coatings with high sulfur content. Surface & Coatings Technology 203 (2009) 1304÷1309.
• [9] Gulbiński W., Suszko T.: Thin films of MoO3-Ag2O binary oxides – the high temperature lubricants. Wear 261 (2006) 867÷873.
• [10] Gulbiński W., Suszko T., Sienicki W., Warcholiński B.: Tribological properties of silver- & copper-doped transition metal oxide coatings. Wear 254 (1-2) (2003) 129÷135.
• [11] Strong K. L., Zabinski J. S.: Tribology of pulse laser deposited thin films of cesium oxythiomolybdate (Cs2MoOS3). Thin Solid Films 406 (2002) 174÷184.
• [12] Erdemir A.: A crystal chemical approach to the formulation of self-lubricating nanocomposite coatings. Surface & Coatings Technology 200 (2005) 1792÷1796.
• [13] Muratore C., Voevodin A.: Molybdenum disulfide as a lubricant & catalyst in adaptive nanocomposite coatings. Surface & Coatings Technology 201 (2006) 4125÷4130.
• [14] Lugscheider E., Knotek O., Bobozin K., Baerwulf S.: Tribological properties, phase generation and high temperature phase stability of tungstenand vanadium-oxides deposited by reactive MSIP-PVD process for innovative lubrication applications. Surface & Coatings Technology 133-134 (2000) 362÷368.
• [15] Zabinski J. S., Day A. E., Donley M. S.: Synthesis and characterization of high-temperature oxide lubricant. J. Mater. Sci. 29 (1994) 5875÷5879.
• [16] Walck S. D., Zabinski J. S., McDevitt N. T., Bultman J. E.: Characterisation of air-annealed, pulsed laser deposited ZnO-WS2 solid film lubricants by transmission electron microscopy. Thin Solid Films 305 (1997) 130÷143.
• [17] Prasad S. V., McDevitt N. T., Zabinski J. S.: Tribology of tungsten disulphide- nanocrystalline zinc oxide adaptive lubricant films from ambient to 500°C. Wear 237 (2000) 186÷196.
• [18] Wahl K. J., Seitzman L. E., Bolster R. N., Singer I. L., Peterson M. B.: Ion beam deposited Cu-Mo coatings as high temperature solid lubricants. Surf. Coat. Technol. 89 (1997) 245÷251.
• [19] German standards, VDI guidelines 3128 (1991).