Wpływ dodatku krzemu do dwuwarstwowych powłok typu (Cr,Si)N/TiN na ich właściwości mikromechaniczne i tribologiczne

• Autorzy: Zimowski S. , Rakowski W. , Morgiel J. , Grzonka J. , Mania R.

Warianty tytułu

EN

Influence of silicon doping in the (Cr,Si)N/TiN composite coatings on their micromechanical and tribological properties

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy analizowano wpływ zawartości krzemu na właściwości mikromechaniczne dwuwarstwowych powłok (Cr,Si)N/TiN osadzonych na płytkach z węglików spiekanych. Międzywarstwę TiN o grubości ok. 4 žm nałożono metodą łukową, a wierzchnią warstwę (Cr,Si)N o grubości 1 μm techniką magnetronową z wykorzystaniem targetów CrSi o udziale od 0 do 5% at. Si. Badania mikrostrukturalne z użyciem mikroskopu transmisyjnego wykazały, że wprowadzanie dodatku krzemu powodowało rozdrobnienie krystalicznej budowy kolumnowej warstw (Cr,Si)N. Właściwości mikromechaniczne określono na podstawie badań mikrotwardości i odporności na zarysowanie, a charakterystyki tribologiczne wyznaczono w styku kula–tarcza. Wzrost zawartości krzemu od 0,5 do 5% at. w powłoce (Cr,Si)N/TiN zwiększa jej twardość od 19 do ok. 23 GPa. Obciążenie krytyczne dla powłoki (Cr,Si)N/TiN o udziale 5% at. Si jest o ok. 40% większe w stosunku do powłoki CrN/TiN. Odporność na zużycie przez tarcie powłoki (Cr,Si)N/TiN jest porównywalna do powłoki bez udziału krzemu. Jednak szersza analiza właściwości tribologicznych z uwzględnieniem zużycia przeciwpróbki (kulka Si3N4) potwierdza dobre cechy przeciwzużyciowe powłok (Cr,Si)N/TiN. Wyniki badań dowodzą także, że dodatek krzemu zwiększa znacznie nośność warstwy wierzchniej z badaną powłoką, co może wynikać z umocnienia roztworowego oraz rozdrobnienia mikrostruktury kolumnowej tych warstw.

EN

This paper presents new methods of friction forces calculations occurring in slide hydrodynamic HDD micro-bearings with spherical journals. Moreover, new ideas for the calculation and design the slide hydrodynamic HDD micro-bearings are presented. One of these ideas is the possibility to cover the cooperating micro-bearing surfaces with a very thin biological layer of about 80 nm. The thin biological layer contains genetic information that establishes intendment tasks prescribed in genetic material. The means of registration of genetic information in DNA particles inside the thin biological layer is called genetic code. We can control a genetic information, and we can select such genetic information inside the thin biological layer as to obtain proper carrying capacities and very small friction forces and wear values.

Słowa kluczowe

PL

powłoka (Cr,Si)N; twardość; adhezja; odporność na zużycie

EN

(Cr,Si)N coating; hardness; adhesion; wear resistance

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2009
• Tom: nr 4
• Strony: 285--294
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Zimowski S.

autor

Rakowski W.

autor

Morgiel J.

autor

Grzonka J.

autor

Mania R.

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

Bibliografia

• 1. Nordin M., Larsson M., Hogmark S.: Mechanical and tribological properties of multilayered PVD TiN/CrN, TiN/MoN, TiN/NbN and TiN/TaN coatings on cemented carbide. Surface and Coatings Technology 106 (1998) 234-241.
• 2. Veprek S., Veprek-Heijman M.: Industrial applications of superhard nano-composite coatings. Surface & Coatings Technology 202 (2008) 5063-5073.
• 3. Xu H., Guo H., Liu F., Gong S.: Development of gradient thermal barrier coatings and their hot-fatigue behavior. Surface and Coatings Technology 130(2000) 133-139.
• 4. Morgiel J., Zimowski S., Mania R., Grzonka J., Kot M., Major Ł.: Micro-structure and mechanical properties of nano-composite TiN/Si3N4 coatings deposited on stainless steel and high-speed steel. Inżyniera Materiałowa 28, nr 3-4 (2007), 692-697.
• 5. Bao M., Yu L., Xu X., He J., Sun H., Teer D.G.: Microstructure and wear behaviour of silicon doped Cr-N nanocomposite coatings. Thin Solid Films 517(2009) 4938-4941.
• 6. Martinez E., Sanjine's R., Banakhb O.: Electrical, optical and mechanical properties of sputtered CrNy and Cr1xSixN1.02 thin films. Thin Solid Films 447-448 (2004) 332-336.
• 7. Lee S., Kim B., at all: Effect of Si doping on the wear properties of CrN coatings synthesized by unbalanced magnetron sputtering. Thin Solid Films 506-507 (2006) 192-196.