Wpływ składu chemicznego i struktury powłok PVD i CVD na trwałość eksploatacyjną ostrzy skrawających wykonanych z ceramiki typu Si3N4 oraz sialonu

• Autorzy: Staszuk M. , Pakuła D. , Dobrzański L. A.

Warianty tytułu

EN

Effect of chemical composition and structure of the PVD and CVD coatings on the exploitative durability of the cutting edges made of a ceramic Si3N4 and sialon

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań struktury i własności powłok uzyskanych techniką katodowego odparowania łukowego (CAE-PVD) oraz chemicznego osadzania z fazy gazowej CVD na płytkach wieloostrzowych z ceramiki narzędziowej Si3N4 oraz ceramiki βʹ-sialonowej. Badano powłoki wieloskładnikowe i gradientowe będące kombinacją warstw TiN, Ti(B, N), (Ti, Zr)N, Ti(C, N), (Ti, Al)N, (Al, Ti)N, (Al, Cr)N oraz Al2O3. Obserwacje struktury badanych powłok oraz topografii powierzchni dokonano w skaningowym mikroskopie elektronowym. Analizę składu chemicznego w mikroobszarach wykonano z wykorzystaniem techniki EDS oraz profilowej analizy metodą GDOES. Do analizy składu fazowego zastosowano metodę dyfrakcji rentgenowskiej. Wykonane badania własności mechanicznych obejmują: pomiary mikrotwardości sposobem Vickersa, pomiary chropowatości Ra, pomiary przyczepności powłok do podłoża w próbie zarysowania. Ponadto na podstawie technologicznej próby toczenia żeliwa szarego określono trwałość eksploatacyjną ostrzy pokrytych badanymi powłokami. Wykazano, iż zastosowanie powłok PVD i CVD wpływa na poprawę własności mechanicznych badanych ostrzy skrawających, a w niektórych przypadkach zwiększa trwałość eksploatacyjną badanych narzędzi.

EN

The paper presents results of investigations of the structure and properties of coatings obtained by cathodic arc evaporation technique (CAE-PVD) and chemical vapour deposition CVD technique plated inserts with Si3N4 tool ceramics and βʹ-sialon ceramics. Multiple and gradient coatings were investigated, these coatings were a combination of layers of TiN, Ti(B, N), (Ti, Zr)N, Ti(C, N), (Ti, Al)N, (Al, Ti)N, (Al, Cr)N and Al2O3.Observations of the structure of investigated coatings and surface topography were performed using the scanning electron microscopy. Analysis of chemical composition in microregions was performed using the EDS technique and profile analysis using the GDOES technique. X-ray diffraction method was used for the analysis of the phase composition. Performed investigations of the mechanical properties include the following measurements: Vickers microhardness, surface roughness Ra, the adhesion of coatings to a substrate using a scratch test method. Moreover, the exploitative durability of edges covered investigated coatings was determined based on the technological turning of a gray cast iron sample. It was found that the application of PVD and CVD coatings improves the mechanical properties of cutting edges investigated, and in some cases increases the exploitative durability of tested tools.

Słowa kluczowe

PL

powłoki PVD; powłoki CVD; materiały narzędziowe; Si3N4; sialon

EN

PVD coatings; CVD coatings; tool materials; Si3N4; sialon

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 34, nr 6
• Strony: 899--902
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Staszuk M.

• Instytut Materiałów Inżynierskich i Biomedycznych, Politechnika Śląska, Gliwice

autor

Pakuła D.

• Instytut Materiałów Inżynierskich i Biomedycznych, Politechnika Śląska, Gliwice

autor

Dobrzański L. A.

• Instytut Materiałów Inżynierskich i Biomedycznych, Politechnika Śląska, Gliwice

Bibliografia

• [1] Mayrhofer P. H., Mitterer Ch., Hultman L., Clemens H.: Microstructural design of hard coatings. Progress in Materials Science 51 (2006) 1032÷1114.
• [2] Kupczyk M.: Inżynieria powierzchni. Powłoki przeciwzużyciowe na ostrza skrawające. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań (2004).
• [3] Pancielejko M.: Analiza mechanizmów zużycia wierteł ze stali HS6-5-2, z powłokami Ti(C, N) wytworzonymi metodą PVD, po badaniach eksploatacyjnych. Inżynieria Materiałowa 4 (2010) 1147÷1152.
• [4] Czechowski K., Pofelska-Filip I., Szlosek P., Fedaczyński A., Kasina J., Królicka B.: Wybrane właściwości i wpływ na trwałość ostrzy warstw twardych naniesionych metodą PVD na płytki skrawające z materiałów ceramicznych. Inżynieria Materiałowa 5 (2005) 261÷264.
• [5] Reiter A. E., Derflinger V. H., Hanselmann B., Bachmann T., Sartory B.: Investigation of the properties of Al1–xCrxN coatings prepared by cathodic arc evaporation. Surface & Coatings Technology 200 (2005) 2114÷2122.
• [6] Dobrzański L. A., Staszuk M.: PVD and CVD gradient coatings on sintered carbides and sialon tool ceramics. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 43/2 (2010) 552÷576.
• [7] Dobrzański L. A., Pakuła D.: Comparison of the structure and properties of the PVD and CVD coatings deposited on nitride tool ceramics. Journal of Materials Processing Technology 164-165 (2005) 832÷842.
• [8] Precht W.: Współczesne trendy rozwoju technologii twardych i supertwardych pokryć antyzużyciowych. Inżynieria Materiałowa 3 (2006) 513÷515.
• [9] Pakuła D., Staszuk M., Dobrzański L. A.: Investigations of the structure and properties of PVD coatings deposited onto sintered tool materials. Archives of Materials Science and Engineering 58/2 (2012) 219÷226.