Analiza możliwości osadzenia powłoki z azotku tytanu na powierzchni roboczej uszczelniającego pierścienia tłokowego silnika spalinowego

• Autorzy: Kaźmierczak A.

Warianty tytułu

EN

The feasibility of the titanium nitride coating on the surface of the piston ring engine

• Konferencja: III Naukowo-Szkoleniowa Międzynarodowa Konferencja Natryskiwania Cieplnego Natryskiwanie Cieplne - Technologia XXI wieku, Kielce, 19-21 września 2012
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule opisano możliwości wykonania powłoki z azotku tytanu na powierzchni roboczej pierścienia tłokowego silnika spalinowego. Powłoki te znajdują liczne zastosowania w przemyśle. W literaturze polskiej są one nazywane powłokami twardymi, natomiast w zagranicznej są znane jako powłoki ceramiczne. Powłokę z azotku tytanu zwiększającą odporność na zużycie ścierne można uzyskać na powierzchni roboczej pierścienia tłokowego, stosując różne technologie inżynierii powierzchni, np.: natryskiwanie plazmowe, technologie elektronowe, laserowe, implantacyjne, jarzeniowe, osadzania metodami CVD (Chemical Vapour Deposition) i PVD (Physical Vapour Deposition). Otrzymywane warstwy czy też powłoki, pomimo zastosowania tych samych składników, wykazują znacznie różniące się właściwości fizykomechaniczne. Celowe jest zatem rozpatrzenie możliwości osadzania powłoki azotku tytanu za pomocą wymienionych technologii, uwzględniając przy tym jej pożądane właściwości tribologiczne.

EN

This paper describes the feasibility of the titanium nitride coating on the surface of the piston ring engine. These coatings are known for their range of applications in industry. In Polish literature they are called hard coatings, and in foreign literature meets to determine ceramic coatings. Titanium nitride coating increasing the wear resistance can be obtained from the piston ring face by applying the various technologies of surface engineering. Among these technologies can be distinguished: plasma spraying, electron, laser, implant, fluorescent, deposition methods, CVD (Chemical Vapour Deposition) and PVD methods (Physical Vapour Deposition). Obtained by the use of these technologies or the coating layer, despite using the same ingredients, significantly different physical and mechanical properties. Therefore it is advisable to consider the possibility of deposition of titanium nitride coatings using different, the above technologies, taking into account the desired tribological properties.

Słowa kluczowe

PL

powłoka tytanowa; technologia; powłoka z azotku; powierzchnia robocza; pierścień tłokowy; silnik spalinowy

EN

titanium coating; technology; nitride coating; working surface; piston ring; engine

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Przegląd Spawalnictwa
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 84, nr 9
• Strony: 3--8
• Opis fizyczny: Bibliogr. 37 poz.

Twórcy

autor

Kaźmierczak A.

• Politechnika Wrocławska

Bibliografia

• [1] Arai T., Fujita H.: Plasma-assisted CVD of TiN and TiC on steel, Proceedings of 6th International Conference on lon and Assisted Techniques, Bringhton U.K., May 1987, s. 196-200.
• [2] Armini A.: Formation of new surface alloys by ion implantation technology, Industrial Heating, January 1986, s. 17-19.
• [3] Barbaszewski T., Dąbrowski M., Gawlik J.: Technologia i właściwości twardych pokryć TiAlN na podłożu ze stali szybkotnącej, Materiały konferencyjne INSYCONT’90, Kraków 1990, s. 147-152.
• [4] Betiuk M.: PVD-Arc - sterowanie i struktura warstw, Materiały Ogólnopolskiej Konferencji „Nowoczesne technologie w inżynierii powierzchni", Łódź-Spała, 22-23 września 1994.
• [5] Bromark M., Larsson M., Hedenqvist P, Olsson M., Hogmark S.: Influence of substrate surface topography on the critical normal force in scratch adhesion testing of TiN - coated steels, Surface of Coating Technology, 52(2), 195-203 (1992).
• [6] Bujak J., Miernik K., Smolik J., Walkowicz J.: Przygotowanie powierzchni detali do osadzania warstw metodami PAPVD z zastosowaniem trawienia jonowego, Wybrane zagadnienia inżynierii powierzchni, Politechnika Rzeszowska 1992, s. 32.
• [7] Bujak J., Miernik K., Smolik J., Walkowicz J.: Otrzymywanie warstw TiN i TiAlN metodami: magnetronową i łukowo-próżniową, Problemy Eksploatacji, nr 3, 1992, s. 157-161.
• [8] Bujak J., Miernik K., Smolik J., Walkowicz J.: Właściwości materiałów stosowanych na twarde powłoki, Materiały VII Krajowego Sympozjum Eksploatacji Urządzeń Technicznych, Radom-Kozubnik 1993, Tribologia, nr 4/5, 1993, s. 77-83.
• [9] Bujak J., Miernik K., Rogowska R., Smolik J., Walkowicz J.: Przygotowanie powierzchni narzędzi dla nanoszenia powłok przeciwzużyciowych metodami PVD, Przegląd Mechaniczny, nr 44, 1994,s. 12-15.
• [10] Burakowski T.: Implantacja jonów i możliwości jej zastosowania do modyfikacji warstwy wierzchniej metali, Tribologia, nr 5, 1089, s. 4-12.
• [11] Burakowski T: Wiązka elektronowa i możliwości jej wykorzystania do poprawy właściwości powierzchni, nr 8-9, Mechanik, 1992, s. 281-284.
• [12] Burakowski T., Miernik K., Walkowicz J.: Zastosowanie fizykochemicznych technologii wspomaganych plazmą do wytwarzania cienkich powłok odpornych na zużycie, Metaloznawstwo, Obróbka cieplna, Inżynieria Powierzchni, nr 130-132, 1995.
• [13] Burakowski T., Roliński E., Wierzchoń T.: Inżynieria powierzchni metali, Wydawnictwa Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1992.
• [14] Burakowski T, Wierzchoń T.: Inżynieria powierzchni metali, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1995.
• [15] Celiński Z., Miernik K.: Plazmowo-chemiczne metody wytwarzania warstw odpornych na zużycie, Tribologia, nr 6, 1991, s. 6-11.
• [16] Eredmir A., Cheng C.C.: Nucleation and growth mechanisms in ion-plated TiN films on steel substrates, Surface and Coating Technology, nr 41, 1990, s. 285-293:
• [17] Gokieli B.: Fizykochemiczne aspekty powstawania fazy skondensowanej w plazmie impulsowej obserwowanej metodami spektralnymi, Rozprawa doktorska PW, Warszawa 1980,
• [18] Hebda-Dutkiewicz E.: Twarde warstwy nanoszone metodami PVD, Międzyresortowe Centrum Eksploatacji Majątku Trwałego, Radom 1990.
• [19] Hegge H.J., de Hossen J.Th.M.: The influence of convection on the homogenity of laser applied coatings, Surface Engeenirig Praxice - Processes, Fundamentals and Application in Corrosion and Wear, Wyd. Ellis Horwood, New York-Toronto-Sydney-Tokyo-Singapoore 1989, s. 160-167.
• [20] Hollek H.: Basic principles of specific applications of ceramic materials as protective layers, Surface and Coating Technology, 43/44, 1990, s. 245-258.
• [21] Kaminsky M.: Atomic and ionic phenomena on metal surface, Springer-Verlag, Berlin-New York, 1965.
• [22] Leja E., Horodyski T, Budzyńska K.: Magnetronowa technika wytwarzania cienkich warstw, Elektronika, nr 9, 1982, s. 5-7.
• [23] Markowski J., Marków Z., Prajzner A.: Urządzenie do nanoszenia warstw azotku tytanu metodą aktywowanego reaktywnego naparowywania (BARE), Elektronika, nr 2, 1988, s. 28-30.
• [24] Matsunawa A., Katayama S., Miyazawa H., Hiramoto S.: Oka K., Ohmine M.: Basic study on laser vapour deposition of ceramics, Surface and Coating Technology, 43/44, 1990, s. 176-184.
• [25] Michalski J.: Metody PVD stosowane do nanoszenia warstw materiałów twardych i trudnotopliwych na narzędzia skrawające, Metaloznawstwo, Obróbka Cieplna, nr 79, 1986, s. 18-23.
• [26] Michalski J.: Warunki tworzenia się warstw powierzchniowych w procesach chemicznego osadzania z fazy gazowej w atmosferach TiCI4 + H2 i TiCI4 + H2 + N2, Rozprawa doktorska, Politechnika Warszawska, 1989.
• [27] Michalski J., Wierzchoń T: CVD of TiN layers in various glow discharge regions, Journal of Materials Science Letters, nr 10, 1991,s. 506-510.
• [28] Michalski A., Zdunek K., Sokołowska A., Olszyna A.: Impulsowo-plazmowa metoda nanoszenia warstw TiN na narzędzia w temperaturze niższej niż 500 K, Przegląd Mechaniczny, nr 15, 1991,s. 7-10.
• [29] Miernik K., Walkowicz J., Kułakowska-Pawlak B., Żyrnicki W.: Deposition of wear-resistant TiN layers in linear magnetron sputtering system, Zagadnienia Eksploatacji Maszyn, nr 2 (114) 1998, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1998, s. 287-291.
• [30] Pobol l.J.: Tendencje światowe w zastosowaniach wysokoenergetycznych wiązek elektronowych do obróbki metali, Elektronika, nr 8-9, 1993, XXXIV, s. 41-47.
• [31] Rie K.T., Lampe T., Eisenberg S.: Abscheinung von Titaninnitridschichten mittels Plasma - CVD, Härterei Technische Mitteilungen, 42, 1987, nr 3, s. 153-161.
• [32] Rosiński W.: Zastosowanie wiązki jonowej do modyfikacji właściwości ciała stałego, Referaty l Konferencji Naukowej „Technologia elektronowa”, Wrocław-Kudowa, wrzesień 1982, s. 175-185.
• [33] Smolik J.: Mechanizmy zużywania się powłok przeciwzużyciowych na narzędziach skrawających jako istotny aspekt doboru powłok w zależności od warunków ich późniejszego zastosowania, Tribologia 4-5/93 (130-131), Radom 1993, s.271-276,s.363-368.
• [34] Staśkiewicz J., Czyżniewski A.: Warstwy azotku tytanu otrzymane zmodyfikowaną metodą reaktywnego stałoprądowego rozpylania magnetronowego, Materiały Konferencji Naukowej „Techniki wytwarzania warstw powierzchniowych metali", Rzeszów, czerwiec 1988, s. 99-103.
• [35] Tasak E., Jankowski H., Drewnowska M., Gola W.: Wykorzystanie metody PVD w technologii produkcji łożysk ślizgowych, Perspektywy rozwojowe konstrukcji, technologii i eksploatacji pojazdów samochodowych i silników spalinowych, Konferencja KONMOT96, Kraków 1996, s. 285-292.
• [36] Wierzchoń T, Sobiecki J.R., Kurzydłowski K.: Properties of surface layers produced from metaoorganic compounds, Thin films, Ed. G. Hecht, F. Richter, J. Hahn, DGM, Verlag, 1994, s. 195-198.
• [37] Yuansheng J., Huadong W., Nicoll A.R., Barbezat G.: The tribological behaviour of various plasma - sprayed coatings against cast iron, Surface and Coating Technology, 52(2), 1992,s. 169-178.