Mechanizm zużycia powłok wielowarstwowych typu metal/ceramika (Cr/CrN)

• Autorzy: Zimowski S. , Rakowski W. , Kot M. , Major Ł.

Warianty tytułu

EN

Wear mechanism of the metal/ceramic multilayers coatings (Cr/CrN)

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Podczas tarcia powłok wielowarstwowych, zwłaszcza takich, które są złożone z warstewek o bardzo małej grubości, np. kilkudziesięciu nanometrów, zachodzi ciągła lub cykliczna zmiana warunków współpracy powierzchni w strefie styku. W wyniku niszczenia kolejnych warstw w strefie tarcia są obecne produkty zużycia o najczęściej skrajnie różnych właściwościach tribologicznych. W artykule przedstawiono wyniki badań tarcia i zużycia oraz twardości powłok jednowarstwowych – Cr i CrN oraz wielowarstwowych o 2, 4, 8 i 32 naprzemiennie ułożonych warstwach Cr/CrN. Przeciwpróbkami były kulka stalowa (100Cr6) oraz ceramiczna (Al2O3). Wszystkie powłoki miały grubość 1 žm i zostały nałożone na stal. Określono wpływ rodzaju skojarzonych materiałów na charakterystyki tarciowe. Przedstawiono analizę mechanizmu zużywania się powłok w powiązaniu z odpornością poszczególnych materiałów na zużycie oraz wpływ mechanizmu zużycia na charakterystyki tarciowe. Lepsze poznanie zjawisk towarzyszących tarciu powłok ceramika/metal pozwala na bardziej precyzyjne projektowanie tego typu materiałów na elementy węzłów tarcia.

EN

During the friction of multilayer coatings, especially for very thin sublayers within the nanometer range, continuous or cyclic changes of friction conditions were observed. Wear debris of ceramic and ceramic/metallic coatings contain hard particles with sharp edges. These particles could remain in a friction zone and intensify the abrasion process by the micro-cutting of the softer material of the counterpart, for example steel. In the article, the results of tribological tests were presented. Single layers of Cr, CrN and multilayers of Cr/CrN with 2, 4, 8, 32 sublayers have been taken under examinations. The coatings with 1 žm thickness were deposited by PLD technology on a ferrite steel substrate. All investigations were carried out with the use of ball-on–disc tribometer and two ball materials – 100Cr6 steel and Al2O3. The influence of the friction pair materials on the friction process was determined. Wear mechanisms were analysed for all tested materials. Better understanding of wear phenomenon for ceramic/metal multilayers could be helpful for the proper design of such materials for friction nodes.

Słowa kluczowe

PL

tarcie; odporność na zużycie; mikrotwardość; multiwarstwy; azotek chromu

EN

friction; wear resistance; microhardness; multilayers; chromium nitride

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2008
• Tom: nr 4
• Strony: 223--233
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Zimowski S.

autor

Rakowski W.

autor

Kot M.

autor

Major Ł.

• Akademia Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, 30-065 Kraków, al. Mickiewicza 30,

Bibliografia

• 1. Morgiel J., Zimowski S., Mania R., Grzonka J., Kot M., Major Ł.: Microstructure and mechanical properties of nano-composite TiN/Si3N4 coatings deposited on stainless steel and high-speed steel, Inżynieria Materiałowa, 2007 R. 28, nr 3-4, s. 692-697.
• 2. Zimowski S., Rakowski W., Kot M.: Właściwości mechaniczne i tribologiczne wybranych powłok stosowanych w technologii "duplex", Tribologia, 2007 R. 38, nr 3, s. 421-432.
• 3. Moskalewicz T., Zimowski S., Kitano Y., Wierzchom T., Czyrska-Filemonowicz A.: Microstructure and properties of the oxynitrided Ti-6A1-4V alloy, Kovove materialy - Metallic Materials vol. 44 (2006), no. 3, pp.133-138.
• 4. Hogmark S. Jacobson S. Larsson M.: Design and evaluation of tribological coatings. Wear. Elsevier, vol. 246, 2000, s. 20-33.
• 5. Holmberg K. Matthewst A. Ronkainen H.: Coatings tribology - contact mechanisms and surface design. Tribology International. Elsevier Science. vol. 31, 1998, s. 107-120.
• 6. Wänstrand O.: Wear Resistant Low Friction Coatings for Machine Elements -Possibilities and Limitations. Acta Universitatis Upsaliensis. Comprehensive Summaries of Uppsala Dissertations from the Faculty of Science and Technology 583. Uppsala 2000, ISBN 91-554-4853-4.
• 7. Uchida M., Nihira N. and al.: Friction and wear properties of CrAlN and CrVN films deposition by cathodic arc ion plating method, Surf. Coat. Technol. 177-178 (2004) 627-630.
• 8. Veprek S., Männling H.-D. and al.: The Issue of the Reproducibility of Deposition of Superhard Nanocomposites with Hardness of > 50 GPa, Surf. Coat. Technol. 200 (2006) 3876-3885.
• 9. Lackner J.M., Waldhauser W., Major B., Morgiel J., Major Ł., Takahashi H., Shibayama T.: Growth structure and growth defects in pulsed laser deposition Cr-CrNx-CrCxN1-x multilayer coatings; Surface & Coatings Technology; 200(2006)3644-3649.