Composite layers with ceramic matrix modified with glassy carbon destined for oil-less sliding pairings

• Autorzy: Posmyk A. , Wistuba H.

Warianty tytułu

PL

Warstwy kompozytowe z osnową ceramiczną modyfikowane węglem szklistym przeznaczone na skojarzenia bezolejowe

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents basic knowledge about producing and some results of tribological and metallographical research on composite layers with porous, anodic hard coating matrix which were modified with glassy carbon nanotubes. These composite layers were formed as surface layers of machine parts operating under conditions of sparse lubrication (limited lubrication) and friction in air. The layers were tested at sliding mating with EN-GJL-350 cast iron used for piston rings in combustion engines and air compressors. On the basis of the metallographical tests was the structure of the composite layer described. It was fount that on the surface of the oxide is a glassy carbon layer and in the pores of oxide are regullary carbon nanotubes. On the basis of the obtained results of tribological tests it was found that glassy carbon layer on the oxide surface shorts the wering-in time, and the glassy carbon nanotubes formed inside the pores of anodic hard coating upon EN-AW-6061 aluminum alloy prove to be effective solid lubricants and complement lubrication function of the graphite in cast iron. Consequently the coefficient of friction was lower than in case of nanotubes-free oxide layers.

PL

W pracy przedstawiono podstawy wytwarzania oraz wyniki badan metalograficznych i tribologicznych warstw kompozytowych na osnowie porowatej, anodowej warstwy tlenkowej modyfikowanej weglem szklistym. Warstwy te zostały wytworzone jako warstwy powierzchniowe czesci maszyn współpracujacych slizgowo w warunkach ograniczonego smarowania (oszczednego) oraz w warunkach tarcia technicznie suchego. Warstwy te zostały przebadane we współpracy slizgowej z zeliwem EN GJL 350 uzywanym na pierscienie tłokowe silników spalinowych i tłokowych sprezarek powietrza. Na podstawie przeprowadzonych badan metalograficznych okreslono budowe i strukture warstw kompozytowych, stwierdzajac ze na powierzchni tlenku wytwarza sie warstewka wegla szklistego, a wewnatrz porów sa regularne nanorurki weglowe. Na podstawie badan tribologicznych stwierdzono, ze znajdujaca sie na powierzchni warstewka wegla szklistego skraca czas docierania skojarzenia a nanorurki weglowe wytworzone w porach anodowej warstwy tlenkowej na stopie aluminium EN-AW-6061 sa skutecznym srodkiem smarowym i wspomagaja funkcje smarne grafitu znajdujacego sie w zeliwie. Współczynnik tarcia w skojarzeniu z warstwa kompozytowa był mniejszy niz w skojarzeniu z warstwa tlenkowa.

Słowa kluczowe

EN

composite layer; carbon nanotube; sliding; lubrication; anodic hard coating

PL

warstwa kompozytowa; nanorurki węglowe; smarowanie; anodowa powłoka twarda

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 56, iss. 4
• Strony: 909--917
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Posmyk A.

autor

Wistuba H.

• Faculty Of Transport, Silesian University Of Technology, 40-019 Katowice, 8 Krasinskiego Str., Poland

Bibliografia

• [1] A. Posmyk, Influence of material properties on the wear of composite coatings. WEAR 254, 399-407 (2003).
• [2] A. Posmyk, Design and testing of the tribological properties of the surface layer on cast aluminium alloys. Tribologia. No 1, 51-62 Warszawa 2001.
• [3] W. Hübner, C. Th. Speiser, Die Praxis der anodischen Oxidation des Aluminiums. Aluminium-Verlag Düsseldorf, 1988.
• [4] A. Posmyk, Z. Legierski, Abriebfeste Kompositüberzüge auf ANOX - Schichten und ihr tribologisches Verhalten. Tribologie und Schmierungstechnik, Nr. 6, (42), Vincentz Verlag, 324-328 Hannover 1995.
• [5] A. W. Brace, P. G. Sheasby, The Technology of Anodizing Aluminium. Technicopy Limited, Stonehouse, 1980.
• [6] J. M. Runge, A. J. Pomis, T. Nussbaum, Insights Regarding the Adhesion Mechanism for Supplementary Organic Coatings on Porous Anodic Films. Proceedings of Congress Aluminium 2002, September 18-20, 2002 Essen, Germany.
• [7] Oberflächenveredelungsverfahren für Aluminium-TUFRAM. www.bc-nussbaum.de/d/aluminium/ptfe.htm
• [8] Oil-less Compressor Aggregate AB-3/380, Prospect of ZM POMET, Poznan 1996, Poland.
• [9] W. Skoneczny, A. Tokarz, Mechanism of destructive changes in oxide covering surfaces caused by friction. Wear 169, 209-214 (1993).
• [10] A. Posmyk, Producing method of composite layers on aluminium and its alloys. Patent RP No P 366689, 2006.
• [11] S. Lee, G. H. Gu, H. Kim, K. S. Jeong, J. Bae, J. S. Suh, Growth of carbon nanotubes on anodic aluminium oxide templates: fabrication of a tube-in-tube and linearly joined tube. Chem. Mater 13, 2387-2391 (2001).
• [12] A. B. Fuertes, Template synthesis of carbon nanotubes by vapor deposition polymerization. Carbon 40 1600-1602 (2002).
• [13] A. Posmyk, H. Wistuba, Ceramic composite layers with glassy nanocarbon. Composites No 1, (8), 31-35 Częstochowa 2008.
• [14] M. Hajos, B. Stypuła, M. Starowicz, D. Kasprzyk, Elektochemical synthesis of silver nanoparticles in alcoholic electrolytes, Archives of Metallurgy and Materials 56(1), 141-146 (2011).