PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

Influence of a Steel Substrate Surface Roughness on the Mechanical Properties of a Peek Coating Deposited with the Electrophoretic Method

Treść / Zawartość
Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Wpływ chropowatości powierzchni podłoża ze stali konstrukcyjnej na właściwości mechaniczne powłoki PEEK osadzonej elektroforetycznie
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
The mechanical properties, adhesion and roughness of polymer coatings depend on many factors, including the unevenness of the substrate surface. Nevertheless, the influence of the substrate surface roughness is related to the coating type and substrate material and the used deposition method. Therefore, the effect of the surface roughness of a structural steel substrate on the mechanical properties of a PEEK coating is ambiguous. The indentation tests conducted show that, at a specific load of the indenter, the roughness of the steel substrate surface does not significantly affect the Vicker’s hardness of the tested PEEK coatings. The average Vicker’s hardness and elastic modulus are approximately 300 MPa and 5.6 Gpa, respectively, at the lowest of the applied loads, regardless of the surface roughness level of the steel substrate. Nevertheless, the surface roughness of the steel substrate after fine grinding of Ra = 0.21 μm, compared to the polished one with Ra = 0.005 μm, meant that adhesion improved, and the scratch hardness increased by approximately 130 to 370 [MPa] of the PEEK coating.
PL
Właściwości mechaniczne, przyczepność oraz chropowatość powłok polimerowych zależą od wielu czynników, a w tym od nierówności powierzchni podłoża. Niemniej jednak wpływ wielkości chropowatości powierzchni podłoża okazuje się być związany z rodzajem materiału powłokowego i podłoża oraz zastosowaną metodą osadzania. Wobec tego oddziaływanie chropowatości powierzchni podłoża ze stali konstrukcyjnej na właściwości mechaniczne powłoki PEEK osadzanej elektroforetycznie nie jest jednoznaczny. Przeprowadzone badania indentacyjne wskazują, że przy określonym obciążeniu wgłębnika chropowatość powierzchni stalowego podłoża nie wpływa znacząco na twardość Vickers’a badanych powłok PEEK. Średnia twardość Vickers’a i modułu sprężystości wynosi odpowiednio ok. 300 MPa i 5.6 GPa przy najmniejszym z zastosowanych obciążeń, niezależnie od mikronierówności powierzchni stalowego podłoża. Nie mniej jednak większa chropowatość powierzchni stalowego podłoża po szlifowaniu dokładnym rzędu Ra = 0.21 μm, względem polerowanego o Ra = 0.005 μm, przełożyła się na polepszanie adhezji i spowodowała wzrost twardości zarysowania powłoki PEEK z ok. 130 do 370 [MPa].
Czasopismo
Rocznik
Tom
Strony
33--44
Opis fizyczny
Bibliogr. 38 poz., rys., tab., wykr., wz.
Twórcy
autor
  • AGH University of Science and Technology, Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science
  • AGH University of Science and Technology, Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science
  • AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics
Bibliografia
  • 1. Yeo S.M., Polycarpou A.A.: Tribological performance of PTFE- and PEEK-based coatings under oillesscompressor conditions. Wear 2012, 296(1-2), pp. 638-647.
  • 2. Lin L., Ecke N., Huang M., Pei X.-Q., Schlarb A. K.: Impact of nanosilica on the friction and wear ofa PEEK/CF composite coating manufactured by fused deposition modeling (FDM). Composites Part B:Engineering 2019, 177.
  • 3. Li J., Liao H., Coddet C.: Friction and wear behavior of flame-sprayed PEEK coatings. Wear 2002,252(9–10), pp. 824–831.
  • 4. Zhang G., Li W., Cherigui M., Zhang C., Liao H., Bordes J.-M., Coddet C.: Structures and tribological performances of PEEK (poly-ether-ether-ketone) based coatings designed for tribological application.Progress in Organic Coatings 2007, 60(1), pp. 39–44.
  • 5. Zhang C., Zhang G., JI V., Liao H., Costil S., Coddet C.: Microstructure and mechanical properties of flame-sprayed PEEK coating remelted by laser process. Progress in Organic Coatings. Progress in Organic Coatings 2009, 66(3), pp. 248–253.
  • 6. Tharajak J., Palathai T., Sombatsompop N.: Scratch Resistance and Adhesion Properties of PEEK Coating Filled with h-BN Nanoparticles. Advanced Materials Research 2013, 747, pp. 303–306.
  • 7. Otto M., Zimowski S., Sikora W., Moskalewicz T.: Mechanical and Tribological Analysis of Monolithand Coating Polyetheretherketone. Tribologia 2019, 286(4), pp. 73–86.
  • 8. Song J., Liao Z., Wang S., Liu Y., Liu W., Tyagi R.: Study on the Tribological Behaviors of Different PEEK Composite Coatings for Use as Artificial Cervical Disk Materials. Journal of Materials Engineering and Performance 2015, 25(1), pp. 116–129.
  • 9. Moskalewicz T., Zimowski S., Fiołek A., Łukaszczyk A., Dubiel B., Cieniek Ł.: The Effect of the Polymer Structure in Composite Alumina/Polyetheretherketone Coatings on Corrosion Resistance,Micro-mechanical and Tribological Properties of the Ti-6Al-4V Alloy. Journal of Materials Engineering and Performance 2019, 29(3), pp. 1426–1438.
  • 10. Friedrich K., Sue H. J., Liu P., Almajid A.: Scratch resistance of high performance polymers. Tribology International 2011, 44(9), pp. 1032–1046.
  • 11. Lina L., Peib X.-Q., Bennewitzb R., Schlarb A. K.: Friction and wear of PEEK in continuous sliding andunidirectional scratch tests. Tribology International 2018, 122, pp. 108–113.
  • 12. Hayward I.P., Singer I.L., Seitzman L.E.: Effect of roughness on the friction of diamond on cvd diamondcoatings. Wear 1992, 157(2), pp. 215–227.
  • 13. Bhushan B., Subramaniam V. V., Malshe A., Gupta B. K., Ruan J.: Tribological properties of polished diamond films. Journal of Applied Physics. 74(6), 1993, 4174-4180.
  • 14. Mayer P., Dmitruk A., Jóskiewicz M., Głuch M.: Pull-off strength of fiber-reinforced composite polymercoatings on aluminum substrate. The Journal of Adhesion 2020, pp. 1–17.
  • 15. Finch C.A.: Adhesion and adhesives technology—an introduction, 2nd ed. AV Pocius. Carl Hanser Gardener Verlag, Munchen, 2002. Polymer International 2004, 53(9), pp. 1394–1394.
  • 16. Verwolf A., White G., Poling C.: Effects of substrate composition and roughness on mechanical properties and conformality of parylene C coatings. Journal of Applied Polymer Science 2013, 127(4),pp. 2969–2976.
  • 17. Fortin J.B., Lu T.-M.: Chemical Vapor Deposition Polymerization 2004.
  • 18. Surmeneva M.A., Vladescu A., Cotrut C.M., Tyurin A.I., Pirozhkova T.S., Shuvarin I.A., Elkin B.,Oehr C., Surmenev R.A.: Effect of parylene C coating on the antibiocorrosive and mechanical propertiesof different magnesium alloys. Applied Surface Science 2018, 427, pp. 617–627.
  • 19. Patel K., Doyle C. S., Yonekura D., James B.J.: Effect of surface roughness parameters on thermally sprayed PEEK coatings. Surface and Coatings Technology 204(21-22), 2010, 3567-3572.
  • 20. Varacalle D.J., Guillen D.P., Deason D.M., Rhodaberger W., Sampson E.: Effect of Grit-Blastingon Substrate Roughness and Coating Adhesion. Journal of Thermal Spray Technology 2006, 15(3),pp. 348–355.
  • 21. Abdulkareem M.H., Abdulateef N.E., Kadhim M.J.: Evaluation of Surface Roughness of 316L Stainless Steel Substrate on Nanohydroxyapatite by Electrophoretic Deposition. Al-Nahrain Journalfor Engineering Sciences 2018, 21(1).
  • 22. Jiang C., Jiang H., Zhang J., Kang G.: Analytical model of friction behavior during polymer scratching with conical tip. Friction 2018, 7(5), pp. 466–478.
  • 23. Victrex VICOTE peek coating Technology Victrex 2017.
  • 24. Plastics – Determination of hardness – Part 1: Ball indentation method, PN-EN ISO 2039-1, 2004.
  • 25. Briscoe B.J., Fiori L., Pelillo E.: Nano-indentation of polymeric surfaces. Journal of Physics D: Applied Physics 1998, 31(19), pp. 2395–2405.
  • 26. Mussert K.M., Vellinga W.P., Bakker A., Zwaag S.V.D.: A nano-indentation study on the mechanicalbehaviour of the matrix material in an AA6061 – Al2O3 MMC. Journal of Materials Science 2002,37(4), pp. 789–794.
  • 27. Roa J.J., Oncins G., Diaz J., Sanz F., Segarra M.: Calculation of Young's Modulus Value by Means ofAFM. Recent Patents on NanoTechnology 2011, 5(1), pp. 27–36.
  • 28. Guillonneau G., Kermouche G., Bec S., Loubet J.-L.: Determination of mechanical properties by nanoindentation independently of indentation depth measurement. Journal of Materials Research 2012,27(19), pp. 2551–2560.
  • 29. Kim G., Elnabawi O., Shin D., Pae E.K.: Transient Intermittent Hypoxia Exposure Disrupts NeonatalBone Strength. Front Pediatr 2016, 4, 15.
  • 30. Schiavi A., Origlia C., Germak A., Barbato G., Maizza G., Genta G., Cagliero R., Coppola G.:Indentation modulus at macro-scale level measured from Brinell and Vickers indenters by using theprimary hardness standard machine at INRiM. Acta Imeko 2019, 8(1).
  • 31. Standard Test Method for Evaluation of Scratch Resistance of Polymeric Coatings and Plastics Usingan Instrumented Scratch Machine. ASTM D7027-13, 2013.
  • 32. Zhang G., Li W., Cherigui M., Zhang C., Liao H., Bordes J.-M., Coddet C.:Structures and tribological performances of PEEK (poly-ether-ether-ketone)-basedcoatings designed for tribological application. Progress in Organic Coatings 2007, 60(1), pp. 39–44.
  • 33. Moskalewicz T., Zimowski S., Zych A., Łukaszczyk A., Reczyńska K., Pamuła E.: ElectrophoreticDeposition, Microstructure and Selected Properties of Composite Alumina/Polyetheretherketone Coatings on the Ti-13Nb-13Zr Alloy. Journal of The Electrochemical Society 2018, 165(3), D116-D128.
  • 34. Frigione M., Naddeo C., Acierno D.: Crystallisation behavior and mechanical properties of poly(arylether ether ketone)/poly(ether imide) blends. Polymer Engineering & Science 1996, 36(16), pp. 2119––2128.
  • 35. Zhang G., Liao H., Yu H., Ji V., Huang W., Mhaisalkar S. G., Coddet C.: Correlation of crystallisation behavior and mechanical properties of thermal sprayed PEEK coating. Surface and Coatings Technology 2006, 200(24), pp. 6690–6695.
  • 36. Nieminen T., Kallela I., Wuolijoki E., Kainulainen H., Hiidenheimo I., Rantala I.: Amorphous andcrystalline polyetheretherketone: Mechanical properties and tissue reactions during a 3-year follow-up.J Biomed Mater Res A 2008, 84(2), pp. 377–383.
  • 37. Choupin T., Debertrand L., Fayolle B., Régnier G., Paris C., Cinquin J., Brulé B.: Influence of thermalhistory on the mechanical properties of poly(ether ketone ketone) copolymers. Polymer Crystallisation2019, 2(6).
  • 38. Alvaredo-Atienza A., Chen L., San-Miguel V., Ridruejo A., Fernandez-Blazquez J. P.: Fabrication and Characterization of PEEK/PEI Multilayer Composites. Polymers (Basel) 2020, 12(12).
Uwagi
Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-c3ed91c5-b32a-4625-bff5-05cc97ad0a97
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.