PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

Tungsten doped TiB2 coatings obtained by magnetron sputtering

Treść / Zawartość
Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Powłoki TiB2 domieszkowane wolframem, wytwarzane metodą rozpylania magnetronowego
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
The aim of the work was to investigate the possibilities of shaping the properties of TiB2 coatings by doping with tungsten, which create hard boron phases (e.g., WB2 , WB4 , and W2 B5). The coatings were produced by a DC magnetron sputtering processes using two circular magnetrons (M1, M2) equipped respectively with M1 - target TiB2 , and M2 - target W. Ti-W-B coatings with different tungsten contents (3%, 6%, 10%) were prepared for which the reference coating was the TiB2 coating. The work studied chemical composition (WDS), mechanical properties (Nano Hardness Tester), and the microstructure of coatings (SEM). It has been shown that doping TiB2 coating with tungsten significantly changes their microstructure and brittle fracture mechanism. According to the authors, the Ti-W-B coatings which were obtained show promising results regarding the prognosis of increasing their resistance to abrasion, erosion, and brittle cracking, if they are paired with the appropriate substrate material.
PL
Celem pracy było zbadanie możliwości kształtowania właściwości powłok TiB2 poprzez domieszkowanie wolframem, który tworzy twarde fazy z borem (np. WB2 , WB4, W2 B5). Powłoki wytwarzano w procesie stałoprądowego rozpylania magnetronowego z wykorzystaniem dwóch magnetronów kołowych wyposażonych odpowiednio: M1 - target TiB, M2 - target W. Wytworzono powłoki Ti-W-B o różnej zawartości wolframu (3%, 6%, 10%), dla których powłoką referencyjną była powłoka TiB2 . W pracy badano skład chemiczny (WDS), właściwości mechaniczne (Nano Hardness Tester) oraz budowę wewnętrzną powłok (SEM). Wykazano, że domieszkowanie powłok TiB2 wolframem istotnie zmienia ich mikrostrukturę oraz mechanizm kruchego pękania. W ocenie autorów wytworzone powłoki Ti-W-B wykazują obiecujące wyniki dotyczące prognozowania wzrostu ich odporności na zużycie ścierne, erozyjne oraz kruche pękanie, jeśli będą sparowane z odpowiednim materiałem podłoża.
Twórcy
autor
  • Institute for Sustainable Technologies - National Research Institute, Radom, Poland
  • Institute for Sustainable Technologies - National Research Institute, Radom, Poland
autor
  • Faculty of Materials Science and Engineering, Warsaw University of Technology, Poland
autor
  • Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, AGH University of Science and Technology, Cracow, Poland
Bibliografia
  • 1. Smolik J., Mazurkiewicz A., Brudnias R., PiasekA.: Complex coatings obtained by two source beam evaporation system. Journal of Machine Construction and Maintenance, 2018, 2, pp. 61-72.
  • 2. Mazurkiewicz A, Smolik J.: The innovative directions in development and implementations of hybrid technologies in surface engineering. Archives of Metallurgy and Materials, 2015, 60(3), pp. 2161-2172.
  • 3. Mazurkiewicz A., Smolik J.: Zaawansowane technologie inżynierii powierzchni wspomagające procesy eksploatacji i wytwarzania. Wydawnictwo ITeE - PIB, 2015 (in Polish).
  • 4. Koszela W., Pawlus P., Reizer R., Liskiewicz T.: The combined effect of surface texturing and DLC coating on the functionalproperties of internal combustion engines. Tribology International, 2018, 127, pp. 470-477.
  • 5. Cernuschi F., Bison P., Mack D.E., Merlini M., Boldrini S., Marchionna S., Capelli S., Concari S., Famengo A., Moscatelli A., Stamm W.: Thermophysical properties of as deposited and aged thermal barrier coatings (TBC) for gas turbines: State-of-the art and advanced TBCs. Journal of the European Ceramic Society, 2018, 38(11), pp. 3945-3961.
  • 6. Vereschaka A., Aksenenko A., Sitnikov N., Migranov M., Shevchenko S., Sotova C., Batako A., Andreev N.: Effect of adhesion and tribological properties of modified composite nano-structured multi-layer nitride coatings on WC-Co tools life. Tribology International, 2018, 128, pp. 313-327.
  • 7. Makowski S., Schaller F., Weihnacht V., Englberger G., Becker M.: Tribochemical induced wear and ultra-low friction of superhard ta-C coatings. Wear, 2017, 392-393, pp. 139-151.
  • 8. Yu L., Dong S., Xu J., Kojima I.: Microstructure and hardening mechanisms in a-Si3 N4 /nc-TiN nanostructured multilayers. Thin Solid Films, 2008. 516(8), pp. 1864-1870.
  • 9. Zhang S., Wang Z., Guo P., Ke P., Odén M., Wang A.: Temperature induced superhard CrB2 coatings with preferred (001) orientation deposited by DC magnetron sputtering technique. Surface and Coatings Technology, 2017, 322, pp. 134-140.
  • 10. Pogrebnjak A.D., Beresnev V.M., Smyrnova K.V., Kravchenko Y.O., Zukowski P.V., Bondarenko G.G.: The influence of nitrogen pressure on the fabrication of the two-phase superhard nanocomposite (TiZrNbAlYCr)N coatings. Materials Letters, 2018, 211, pp. 316-318.
  • 11. Rydzewski M., Kacprzyńska-Gołacka J., Słomka Z., Mazurkiewicz A., Smolik J.: The impact of magnetron source power on mechanical properties and phase composition of TiB2 coatings. Maintenance Problems, 2016, 4, pp. 53-61.
  • 12. Munro R.G.: Material properties of titanium diboride. Journal of Research of the National institute of standards and Technology, 2000, 105, pp. 709-720.
  • 13. Mikula M., Grančič B., Buršíková V., Csuba A., Držík M., Kavecký Š., Plecenik A., Kúš P.: Mechanical properties of superhard TiB2 coatings prepared by DC magnetron sputtering. Vacuum, 2007, 82(2), pp. 278-281
  • 14. Rydzewski M., Kacprzyńska-Gołacka J., Osuch- -Słomka E., Kamińska M., Bilewska K., Słomka Z., Smolik J., Mazurkiewicz A.: The Impact of Negative Bias Substrate to Fracture Toughness and Hardness of TiB2 Sputtering Coatings. In: 26th International Conference on Metallurgy and Materials, Brno (Czech Republic), May 24th-26th 2017. METAL 2017 Conference Proceedings, pp. 1438-1443.
  • 15. Sade G., Pelleg J.: Co-sputtered TiB2 as a diffusion barrier for advanced microelectronics with Cu metallization. Applied Surface Science, 1995, 9, pp. 263-268.
  • 16. Berger M., Karlsson L., Larsson M., Hogmark S.: Low stress TiB2 coatings with improved tribological properties. Thin Solid Films, 2001, 401, pp. 179-186.
  • 17. Berger M., Larsson M., Hogmark S.: Evaluation of magnetron-sputtered TiB2 intended for tribological applications. Surface and Coatings Technology, 2000, 124, pp. 253-261.
  • 18. Bjork T., Berger M., Westergard R., Hogmark S., Bergstrom J.: New physical vapour deposition coatings applied to extrusiondies. Surface and Coatings Technology, 2001, 146-147, pp. 33-41.
  • 19. Berger M., Hogmark S.: Evaluation of TiB2 coatings in sliding contact against aluminium. Surface and Coatings Technology, 2002, 149, pp. 557-565.
  • 20. Berger M., Coronel E., Olsson E.: Microstructure of d.c. magnetron sputtered TiB2 coatings. Surface and Coatings Technology, 2004, 185, pp. 240-244.
  • 21. Wang H., Wang B., Li S., Xue Q., Huang F.: Toughening magnetron sputtered TiB2 coatings by Ni addition. Surface and Coatings Technology, 2013, 232, pp. 767-774.
  • 22. Newirkowez A., Cappi B., Telle R., Schmidt H.: (Ti,W,Cr)B2 coatings produced by dc magnetron sputtering. Thin Solid Films, 2013, 520, pp. 1775-1778.
  • 23. Sobol O.V.: Nanostructural Ordering in W-Ti-B Condensates. Physics of the Solid State, 2007, 49(6), pp. 1161-1167.
  • 24. Euchner H., Mayrhofer P.H., Riedl H., Klimashin F.F., Limbeck A., Polcik P., Kolozsvari S.: Solid solution hardening of vacancy stabilized Tix W1-xB2 . Acta Materialia, 2015, 101, pp. 55-61.
  • 25. Sobol O.V., Dub S.N., Pogrebnjak A.D., Mygushchenko R.P., Postelnyk A.A., Zvyagolsky A.V., Tolmachova G.N.: The effect of low titanium content on the phase composition, structure, and mechanical properties of magnetron sputtered WB2 -TiB2 films. Thin Solid Films, 2018, 662, pp. 137-144.
Uwagi
Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-d41aa53f-2178-4d61-a557-cdea34ced54f
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.