An analysis of the wetting angle of liquid glass on multicomponent coatings obtained by means PVD methods

• Autorzy: Kacprzyńska-Gołacka J. , Słomka Z. , Czajka P. , Czarnecki K. , Bogdański B. , Rydzewski M. , Mazurkiewicz A. , Smolik J.

Warianty tytułu

PL

Analiza kąta zwilżania ciekłym szkłem powłok wieloskładnikowych wytwarzanych technikami PVD

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents an analysis of the possibilities of using modem surface engineering solutions to improve the durability of the tools used in the glass forming process. The process of forming glass is carried out at an elevated temperature above 300°C, with the impact of chemically active masses of glass and periodically changing mechanical stress. These difficult process conditions significantly reduce the performance and reliability of glass-forming tools. A significant problem in maintammg the quality glass products is the phenomenon of the adhesion of the molten glass into the working surface. Due to the destruction of the forming tools, molten glass accumulates on the surface layer of materials that are increasingly used as solutions in the field of surface treatment. The article presents the research results of the properties of diff erent multilayer coatings based on Ti, Cr, Al, W, C, and Si, which are used to improve the durability of the tools used in the glass forming process. The studies presented in the article include an analysis of the surface morphology and microstructure of the produced coatings and an analysis of the contact angle of the molten glass. The analysis of the microstructure and surface morphology was carried out using scanning electron microscopy. The study on wettability was carried out using the droplet deposition technique.

PL

W artykule przedstawiono analizę właściwości powłok PVD dedykowanych do poprawy trwałości eksploatacyjnej narzędzi wykorzystywanych w procesie formowania elementów szklanych. Proces formowania wyrobów szklanych realizowany jest w podwyższonej temperaturze powyżej 300°C przy jednoczesnym oddziaływaniu chemicznie aktywnych mas szklanych, oraz cyklicznie zmiennych obciążeń mechanicznych. Te trudne warunki procesowe znacznie zmniejszają wydajność, niezawodność narzędzi do formowania szkła. Istotny problemem w zachowaniu jakości wyrobów szklanych jest zjawisko przyczepiania się stopionego szkła do powierzchni roboczych .. Ze względu na fakt, że zniszczenia narzędzi formujących kumulują się w warstwie wierzchniej materiału coraz częściej poszukuje się rozwiązań w zakresie obróbki powierzchniowej, których zadaniem jest przeciwdziałanie tym zjawiskom. W artykule przedstawiono wyniki badań właściwości różnych powłok wieloskładnikowych na bazie takich pierwiastków jak Ti, Cr, Al, W, C, Si dedykowanych do zwiększania trwałości matryc do formowania szkła. Metody badawcze zaprezentowane w artykule koncentrowały się na analizie morfologii powierzchni oraz mikrostruktury wytwarzanych powłok, jak również na analizie kąta zwilżania ciekłym szkłem. Analizę morfologii powierzchni oraz mikrostruktury przeprowadzono przy wykorzystaniu skaningowej mikroskopii elektronowej. Natomiast badania zwilżalności przeprowadzono metodą osadzania kropli.

Słowa kluczowe

EN

PVD coating; wetting angle of liquid glass

PL

powłoki PVD; kąt zwilżania ciekłym szkłem

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji - Państwowego Instytutu Badawczego
• Czasopismo: Problemy Eksploatacji
• Rocznik: 2016
• Tom: no. 4
• Strony: 31--41
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., tab., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Kacprzyńska-Gołacka J.

• Institute for Sustainable Technologies - National Research Institute, Radom

autor

Słomka Z.

• Institute for Sustainable Technologies - National Research Institute, Radom

autor

Czajka P.

• Institute for Sustainable Technologies - National Research Institute, Radom

autor

Czarnecki K.

• Warsaw University of Technology, branch in Płock

autor

Bogdański B.

• Institute of Precision Mechanics, Warszawa

autor

Rydzewski M.

• Institute for Sustainable Technologies - National Research Institute, Radom

autor

Mazurkiewicz A.

• Institute for Sustainable Technologies - National Research Institute, Radom

autor

Smolik J.

• Institute for Sustainable Technologies - National Research Institute, Radom

Bibliografia

• 1. Jain A., "Experimental Study and Numerical Analysis of Compression Molding Process for Manufacturing Precision Aspherical Glass Lenses," Ph.D. Dissertation. The Ohio State University, 2006.
• 2. Sarwar M., Armitage A.W., Tooling requirements for glass container production for the narrow neck press and blow process. Journal of Materials Processing Technology 139 (2003) 160-163.
• 3. Zhong D., Mateeva E., Dahan I., Moore J.J., Mustoe G.G.W., Ohno T., Disam J., Thiel S., Wettability of NiAl, NiAlN, TiBC, and TiB-CN films by glass at high temperatures", Surf. Coat.Technol., 133-134 (2000) 8.
• 4. Baosen Zhang, Shuaishuai Zhu, Zhangzhong W ang, Hengzhi Zhou, Microstructure and tribological performance of a dimpled gradient nanoscale TiN layer, Materials Letters, 169 (2016) 214-217.
• 5. Mahesh R. Chavda, Divyesh P. Dave, Kamlesh V. Chauhan, Sushant K. Rawal, Tribological Characterization of TiN Coatings Prepared by Sputtering, Procedia Technology, 23 (2016) 36-41.
• 6. Hsieha J.H., Tan A.L.K., Zeng X.T., Oxidation and wear behaviors of Ti-based thin films, Surface & Coatings Technology 201 (2006) 4094-4098.
• 7. Yin-Yu Changa, Chih-Ming Chengb, Yau-Yi Lioub, Wolfgang Tillmannc, Fabian Hoffmannc, Tobias Sprutec, ,,High temperature wettability of multicomponent CrAlSiN and TiAlSiN coatings by mol ten glass",, Surface & Coatings Technology 231 (2013) 24-28.
• 8. Kim S.K., Vinh P.V., Kim J.H., Ngoc T., Deposition of superhard TiAlSiN thin films by cathodic arc plasma deposition, Surface & Coatings Technology 200 (2005) 1391-1394.
• 9. Ning Jiang, Shen Y.G., Zhang H.J., Bao S.N., Hou X.Y., Superhard nanocomposite Ti-Al-Si-N films deposited by reactive unbalanced magnetron sputtering, Materials Science and Engineering B 135 (2006) 1-9.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.