Badanie cieńkich, twardych powłok nanoszonych w procesie PVD

• Autorzy: Michalczewski R. , Piekoszewski W. , Szczerek M. , Tuszyński W. , Wulczyński J.

Warianty tytułu

EN

The investigation of thin hard coatings deposited by the PVD process

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wykonano badania tribologiczne czterech powłok naniesionych w procesie PVD (metoda łukowo-próżniowa): TiN, Ti(C,N), CrN i Cr(C,N). Do badań wykorzystano skojarzenie kula-tarcza pracujące w warunkach tarcia technicznie suchego. Do obracającej się w płaszczyźnie poziomej tarczy dociskana była kulka wykonana z Al2O3. Badane powłoki zostały naniesione na stalowe tarcze. Nowością zastosowanej metody jest usuwanie produktów zużycia ze strefy styku poprzez przedmuch suchym argonem. Po wykonaniu badań tribologicznych dokonywano obserwacji śladów zużycia używając mikroskopu optycznego, a także mikroskopu elektronowego (SEM) i mikroanalizatora rentgenowskiego (EDS). Stwierdzono, że najlepszymi właściwościami przeciwzużyciowymi charakteryzuje się powłoka CrN, zaś najgorszymi - Ti(C,N). Wynika to z różnych mechanizmów zużywania, będących rezultatem liczby defektów powierzchniowych, adhezji pomiędzy powłoką a podłożem, twardości powłoki oraz transferu materiału powłoki na przeciwpróbkę (kulkę). Zaobserwowano dwa wiodące mechanizmy zużywania: zużywanie przez odkształcenia plastyczne wierzchołków nierówności oraz przez pękanie i wykruszanie powłoki.

EN

The authors investigated tribological properties of four PVD coatings (deposited by the vacuum-arc method), i.e. TiN, Ti(C,N), CrN, Cr(C,N). The unlubricated ball-on-disk tribosystem was chosen. AI2O3 ball was pressed against the disc rotating in the horizontal plane. The investigated coatings were deposited on steel disks. A novelty of the test method is the removal of wear debris from the contact zone through a draught of dry argon. After tribological experiments the authors observed the wear track surface using an optical microscope. The analyse of surface of the scar on the balls, they used a scanning electron microscope (SEM) and energy dispersive spectrometer (EDS). It has been shown that CrN coating exhibit the best antiwear properties, while Ti(C,N) - the worst. This comes from various wear mechanisms being an effect of the number of surface defects, adhesion between the coating and substrate, coating hardness and transfer of material from the coating to the ball. Plastic strain of surface asperities results in the least intensive wear of the coating. Cracking and crushing bring about its most intensive wear.

Słowa kluczowe

PL

tester kula-tarcza; powłoki PVD; analiza powierzchni; mechanizmy zużywania

EN

ball-on-disk tester; PVD coatings; surface analysis; wear mechanisms

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2001
• Tom: nr 4
• Strony: 687--699
• Opis fizyczny: bibliogr. 12 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Michalczewski R.

• Instytut Technologii Eksploatacji, Radom

autor

Piekoszewski W.

• Instytut Technologii Eksploatacji, Radom

autor

Szczerek M.

• Instytut Technologii Eksploatacji, Radom

autor

Tuszyński W.

• Instytut Technologii Eksploatacji, Radom

autor

Wulczyński J.

• Instytut Technologii Eksploatacji, Radom

Bibliografia

• 1. Michalczewski R., Piekoszewski W., Szczerek M., Tuszyński W., Wulczyński J.: A method for tribological testing of thin coatings deposited by PVD technique. Materiały Sympozjum Tribologicznego COST 516 Triblogy w Eibar (Hiszpania). 2000, s. 83-92.
• 2. Michalczewski R., Piekoszewski W., Szczerek M., Tuszyński W., Wulczyński J.: Metodyka badania właściwości tribologicznych powłok nanoszonych techniką PVD. Inżynieria Materiałowa. 2000, nr 6, s. 344-348.
• 3. Szczerek M.: Metodologiczne problemy systematyzacji eksperymentalnych badań tribologicznych. Wyd. ITeE. Radom 1997.
• 4. Burakowski T., Wierzchoń T.: Surface engineering of metals. CRC Press. Boca Raton-London-New York-Washington 1999.
• 5. Hedenqvist P., Hansson G.: PVD-coating of machine components. Materiały Międzynarodowej Konferencji NORDTRIB'98 w Ebeltoft (Dania). 1998, s. 943-948.
• 6. Hogmark S.: Materials and structures of tomorrow's PVD coatings. Materiały Sympozjum Tribologicznego COST 516 Tribology w Antwerpii (Belgia). 1999, s. 46-56.
• 7. Walkowicz J., Smolik J., Miernik K., Bujak J.: Duplex surface treatments of moulds for pressure casting of aluminum. Surf. and Coat. Techn. 1997, t. 97, s. 453-464.
• 8. Yao S.H., Su Y.L.: The tribological potential of CrN and Cr(C,N) deposited by multi-arc PVD process. Wear. 1997, t. 212, s. 85-94.
• 9. Su Y.L., Yao S.H., Leu Z.L., Wei C.S., Wu C.T.: Comparison of tribological behavior of three films - TiN, TiCN and CrN-grown by physical vapor deposition. Wear. 1997, t. 213, s. 165-174.
• 10. Navinsek B., Panjan P., Milosev I.: Industrial applications of CrN (PVD) coatings, deposited at high and Iow temperatures. Surf. and Coat. Tech. 1997, t. 97, s. 182-191.
• 11. Bator A., Bujak J., Michalczewski R., Piekoszewski W., Szczerek M., Tuszyński W.: Badanie przeciwzużyciowych powłok nanoszonych w procesie PVD. Tribologia. 2000, nr 3, s. 275-287.
• 12. Kozioł S., Piekoszewski W., Szczerek M.: Urządzenie testowe typu kula-tarcza. Tribologia. 1995, nr 1, s. 106-113