Tribological properties of Ti/A-C:H nanocomposite carbon based coatings

• Autorzy: Kot M. , Major Ł. , Lackner J. , Chronowska-Przywara K.

Warianty tytułu

PL

Właściwości tribologiczne nanokompozytowych powłok węglowych Ti/A-C:H

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the results of mechanical and tribological tests of Ti/a-C:H nanocomposite carbon coatings and a-C:H hydrogenated carbon coating. All coatings were deposited by magnetron sputtering technique at various acetylene gas flows in a vacuum chamber, resulting in different coatings properties. The conducted study determines hardness, elasticity modulus, fracture resistance, and tribological properties – wear and friction coefficient of deposited coatings. The lowest wear and coefficient of friction were exhibited coatings deposited at higher acetylene flows, 15-20 sccm. However, they are atch testing is several times smaller than in a case of softer coatings deposited at lower acetylene flow up to 10 sccm.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań mechanicznych i tribologicznych nanokompozytowych powłok węglowych Ti/a-C:H, które porównywano z właściwościami powłok węglowych a-C:H. Powłoki wytwarzano techniką magnetronowego rozpylania przy różnym przepływie acetylenu od 1 do 20 sccm przez komorę próżniową, co skutkowało różnymi właściwościami powłok. Przeprowadzone badania umożliwiły określenie twardości, modułu sprężystości, odporności na pękanie oraz właściwości tribologicznych – wskaźnika zużycia i współczynnika tarcia wytworzonych powłok. Najmniejszym zużyciem oraz najmniejszymi wartościami współczynnika tarcia charakteryzowały się powłoki wytworzone przy największych przepływach acetylenu 15–20 sccm. Natomiast są one kruche, a obciążenie krytyczne określone w teście zarysowania jest kilkukrotnie mniejsze niż dla miększych powłok osadzanych przy przepływie acetylenu do 10 sccm.

Słowa kluczowe

EN

carbon coatings; fracture resistance; friction; wear

PL

powłoki węglowe; odporność na pękanie; tarcie; zużycie

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2016
• Tom: nr 3
• Strony: 109--117
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., wykr., wz.

Twórcy

autor

Kot M.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

autor

Major Ł.

• Polish Academy of Sciences, Institute of Metallurgy and Materials Sciences, Reymonta 25, 30-059 Krakow, Poland

autor

Lackner J.

• Joanneum Research Forschungsges.M.B.H., Institute for Surface Technologies and Photonics, Functional Surfaces, Leobner Straße 94, A-8712 Niklasdorf, Austria

autor

Chronowska-Przywara K.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

Bibliografia

• 1. Yamamoto S., Kawana A., Ichimura H., Masuda Ch.: Relationship between tribological properties and sp3/sp2 structure of nitrogenated diamond-like carbon deposited by plasma CVD. Surface and Coatings Technology 210 (2012) 1–9.
• 2. Sedlaček M., Podgornik B., Vižintin J.: Tribological properties of DLC coatings and comparison with test results: Development of a database. Materials Characterization 59 (2008) 151–161.
• 3. Neuville S., Matthews A.: A perspective on the optimisation of hard carbon and related coatings for engineering applications. Thin Solid Films 515 (2007) 6619–6653.
• 4. Czyżniewski A., Precht W.: Deposition and some properties of nanocrystalline, nanocomposite and amorphous carbon-based coatings for tribological applications. Journal of Materials Processing Technology 157–158 (2004) 274–283.
• 5. Precht W., Czyżniewski A.: Deposition and some properties of carbide/amorphous carbon nanocomposites for tribological application. Surface and Coatings Technology 174–175 (2003) 979–983.
• 6. Kot M., Przywara-Chronowska K., Rakowski W., Lackner J., Waldhauser W., Major Ł.: The advantages of incorporating CrxC nanograins into an a-C:H matrix in tribological coatings. Materials and Design 56 (2014) 981–989.
• 7. Voevodin A.A., Zabinski J.S., Muratore C.: Recent Advances in Hard, Tough, and Low FrictionNanocomposite Coatings. Tsinghua Science and Technology 10 (2005) 665–679.
• 8. Musil J.: Hard and superhard nanocomposite coatings. Surface and Coatings Technology 125 (2000) 322–330.
• 9. Kot M.: Contact mechanics of coating-substrate systems: single and multilayer coatings. Archives of Civil and Mechanical Engineering 12 (2012) 464–470.
• 10. Fischer-Cripps A.C.: Critical Review of Analysis and Interpretation of Nanoindentation Test Data. Surface and Coatings Technology 200 (2006) 4153-65.
• 11. ISO 14577-4:2007 Metallic materials – Instrumented indentation test for hardness and materials parameters
• 12. Kot M., Lackner J.M., Major Ł., Rakowski W.: Analysis of spherical indentations of coating-substrate systems – experiments and FEM modeling. Materials and Design 43 (2013) 99–111.
• 13. ISO 20502 Fine ceramics (advanced ceramics -advanced technical ceramics) – Determination of adhesion of ceramic coatings by scratch testing.
• 14. Kot M., Major Ł., Lackner J.M., Chronowska-Przywara K., Janusz M., Rakowski W.: Mechanical and tribological properties of carbon based graded coatings Journal of Nanomaterials (2016) Open access.

Uwagi

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