Characterisation of DLC coating adherence by scratching

• Autorzy: Zaidi H. , Djamai A. , Chin K.J. , Mathia T.

Warianty tytułu

PL

Wyznaczanie adhezji powłoki DLC metodą rysy

• Konferencja: Advanced Materials and Technologies, AMT'2004 : XVII Physical Metallurgy and Materials Science Conference (XVII; 20-24.06.2004; Łódź, Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In order to characterize the adherence of DLC coatings (Diamond Like Carbon), we have carried out scratch tests using ST-3OO1 scratch tester of Teer Coatings, equipped with the sensors of normal and tangential forces as well as an acoustic detector helping to detect the nucleation and the propagation of cracks. The system is also equipped with a microscope permitting us to observe each event on the scratch according to the friction tangential force signal or the acoustic signal. The local microscopic observation makes us possible to identify the damage of the coating according to the normal load. The tests were performed with a Rockwell C indenter at the relative displacement speed V=1cm/min under a progressive normal load from 5 to 55N. Coating failure appears in various modes. We note particularly the following modes: propagation of the cracks along the longitudinal edges of the scratch, propagation in front of the indenter, rupture along the maximum principal stress lines, detachment in subsurface by shearing of the coating. The microscopic analysis of the evolution of the scratch under a progressive normal load permits to identify the various traces and the damage mechanisms of the coating. In this study, we will show the experimental results of the scratch tests on massive glass and DLC coating. We will then discuss the various modes of crack initiation, damage and rupture of these materials according to the critical normal load. The analysis of the contact stress field distribution in massive glass enables us to identify the crack initiation and its propagation in the coating.

PL

W celu wyznaczenia adhezji powłok DLC (Diamond Like Carbon), przeprowadziliśmy badania metodą rysy przy pomocy testera Teer Coatings ST-3001 wyposażonego w czujnik siły normalnej jak i stycznej oraz czujnik akustyczny, który umożliwił wykrycie powstawania a następnie propagacji pęknięcia. Urządzenie pomiarowe zostało również wyposażone w mikroskop, co pozwoliło na obserwację procesów zachodzących w obrębie rysy oraz odniesienie ich do aktualnych wskazań czujników akustycznego, siły stycznej oraz normalnej. Testy przeprowadzono wykorzystując penetrator Rockwella typu C przy prędkości przemieszczenia V=1 cm/min oraz sukcesywnie zwiększanej sile normalnej od 5 do 55N. Zidentyfikowano następujące mechanizmy niszczenia powłoki: propagacja pęknięć wzdłuż krawędzi rysy, propagacja pęknięć bezpośrednio przed penetratorem, pękanie powłoki wzdłuż linii maksymalnych naprężeń głównych, podpowierzchniowe odrywanie powłoki przez ścinanie. Analiza mikroskopowa rysy przy stałym przesuwie oraz zwiększanej sile normalnej pozwoliła na zidentyfikowanie śladów oraz mechanizmów zużycia powłoki. W niniejszej pracy zaprezentujemy wyniki testów przeprowadzonych metodą rysy na szkle oraz powłoce DLC. Zostaną omówione różne mechanizmy zarodkowania pęknięcia oraz niszczenie i zrywanie tych materiałów w odniesieniu do krytycznej siły normalnej. Analiza naprężeń w obrębie styku szkła i penetratora umożliwiła nam zidentyfikowanie powstawania oraz propagacji pęknięcia w powłoce.

Słowa kluczowe

PL

adhezja; powłoka DLC; metoda rysy

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2004
• Tom: R. XXV, nr 3
• Strony: 693--696
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys.

Twórcy

autor

Zaidi H.

• Universite dé Poitiers, Laboratoire LMS Chasseneuil, France

autor

Djamai A.

• Universite dé Poitiers, Laboratoire LMS Chasseneuil, France

autor

Chin K.J.

• Universite dé Poitiers, Laboratoire LMS Chasseneuil, France

autor

Mathia T.

• Ecole Centrale de Lyon. Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systemes Ecully, France

Bibliografia

• [1] P. K Bachmann D. Leers and H. Lydtin, Diamondrełat. MATER, l (1991)1.
• [2] Mr. Barquins, D. Maugis, JMecanique Theor Appli, (1982), 331.
• [3] Hamilton, G. Mr. and Goodman, L E. JAppl. Mech. (1966), 33, 371- 376.
• [4] B R. Lawn, Proc R. Soc, flight 299, (1967), 307-316.
• [5] R. Mouginot, Fracture of fragile elastic materials under indentation of piane and sphericalpunches, Thesis, University Paris 6.
• [6] K Zeng and K Breder, Acta metal. Mater. Flight 40, No l O, (1992), 2601-2605.
• [7] F C. Frank and B R. Lawn, Proc. R A., Ploughshare, flight 299, (1968), 292-306.
• [8] T.G. Mathia, E. Encrenaz, "Hysteresis in abrasive wear of brittle solids". Wear, Vol. 73, n° l, pp. 77-81 (1981).