Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Struktura, morfologia i właściwości mechaniczne powłok AlCrN otrzymanych metodą katodowego odparowania łukowego

Gilewicz A., Jędrzejewski R., Myśliński P., Warcholiński B.

Inżynieria Powierzchni

|

2018

|

nr 2

61--69

PL

Powłoki AlCrN formowano na podłożach stalowych (HS6-5-2) przy użyciu katodowego odparowania łukowego. Badano wpływ ciśnienia azotu oraz napięcia polaryzacji podłoża na właściwości powłok CrAlN formowanych z katody Al80Cr20, takie jak: skład chemiczny i fazowy, morfologia ich powierzchni, szybkość nanoszenia, twardość i przyczepność do podłoża. Określono, że szybkość nanoszenia powłok w środowisku azotu o ciśnieniu 3 Pa jest największa, a wraz ze wzrostem ujemnego napięcia polaryzacji podłoża szybkość nanoszenia maleje. Parametr chropowatości Ra powierzchni powłok zmniejsza się wraz ze wzrostem ciśnienia azotu podczas ich formowania. Przypuszczalnie jest to związane ze zmniejszaniem się ilości makrocząstek na powierzchni powłoki. Twardość powłok (uwzględniając niepewność pomiarową) jest niezależna od ciśnienia azotu, ale zwiększa się wraz ze wzrostem ujemnego napięcia polaryzacji podłoża. Przyczepność powłoki zwiększa się wraz ze wzrostem ciśnienia azotu do 3–4 Pa, a następnie maleje. Wzrost ujemnego napięcia polaryzacji podłoża podczas formowania powłoki pogarsza jej przyczepność do podłoża.

EN

CrAlN coatings have been formed on steel substrates (HS6-5-2) using cathodic arc evaporation. The influence of nitrogen pres-sure and substrate bias voltage on the properties of CrAlN coatings formed from Al80Cr20 cathode, such as: chemical and phase composition of the coatings, their surface morphology, deposition rate, hardness and adhesion to the substrate have been investigated. It has been determined that the rate of the deposition of coatings in the nitrogen atmosphere with the pressure of 3 Pa is the highest and that with the increase of the negative bias voltage of the substrate the deposition rate decreases. The roughness parameter Ra of the coating surface decreases as the nitrogen pressure increases during their formation. Presumably, this is related to the reduction of the amount of macroparticles on the surface of the coating. The hardness of the coatings (taking into account the measurement uncertainty) is independent of the nitrogen pressure, but it increases with the increase of the negative bias voltage of the substrate. The adhesion of the coating increases with the increase of the nitrogen pressure to 3–4 Pa, and then it decreases. The increase in the negative bias voltage of the substrate during the formation of the coating deteriorates its adhesion to the substrate.

2

Analysis of Thermal Stability of CrCN Coatings Deposited on Nitrided Substrates Using Modulated Temperature Thermodilatometry

Mydłowska K., Myśliński P., Szparaga Ł., Ratajski J., Gilewicz A., Jędrzejewski R.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 2A

771--776

EN

The aim of the research was to investigate the influence of nitriding of the substrate made of 42CrMo4 steel on thermal stability of the antiwear CrCN coating deposited on its surface using Cathodic Arc Evaporation method. Samples of non-nitrided and nitrided substrate/CrCN coating systems were tested with Modulated Temperature Thermodilatometry, which program included system annealing in 26 h, temperature of 290°C and argon atmosphere. Recorded during tests, changes in substrate elongation in response for changes of sample temperature, enabled qualitative determination of changes in stress states in the coatings as a result of samples annealing. Annealing of the system with nitrided substrate resulted in smaller change in residual stress in coating than for the system with non-nitrided substrate, which can indicate its better thermal stability. Values of residual stresses in coatings calculated by sin2ψ method before and after annealing on the basis of tests performed using X-Ray diffraction, agree with results of dilatometric tests.

3

Identyfikacja zmian stanu naprężeń w powłokach PVD z wykorzystaniem czujnika przemieszczeń liniowych

Mydłowska K., Myśliński P., Szparaga Ł., Gilewicz A., Kamasa P., Ratajski J.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 1

37--41

PL

W artykule opisano wykorzystanie doświadczalnej metody badawczej opartej na DL TMA z modulacją temperatury do detekcji efektów termomechanicznych w systemach podłoże–powłoka PVD. Przedstawiono rezultaty badania dwóch rodzajów powłok wielowarstwowych CrN/CrCN — z gradientową warstwą przejściową i bez warstwy przejściowej pomiędzy podwarstwami CrN i CrCN na podłożu ze stali SW7M. Zastosowanie modulacji temperatury oraz czujnika przemieszczeń liniowych o odpowiedniej rozdzielczości pozwala na identyfikację różnicy w zmianach właściwości termomechanicznych tych powłok, w szczególności zmian stanu naprężeń. Na podstawie otrzymanych rezultatów było możliwe określenie ich stabilności termicznej, w tym ujawnienie zmian przyczepności powłok. Rezultaty potwierdzają potencjalnie korzystniejsze właściwości eksploatacyjne powłok gradientowych w porównaniu z klasycznymi powłokami warstwowymi. Badana powłoka CrN/CrCN z warstwą przejściową cechuje się wyraźnie większą stabilnością termiczną od powłoki bez warstwy przejściowej.

EN

This paper describes the use of experimental research method based on the modulated temperature DL TMA to detect the thermomechanical effects in substrate–PVD coating systems. The paper presents the results of testing the two types of multilayer coatings — CrN/CrCN with a gradient transition layer and without transition layer between CrN and CrCN on the SW7M steel substrate. The use of temperature modulation and high resolution linear displacement sensor allows identification of the difference in the changes of thermomechanical properties of these coatings, in particular the changes in the stress state. Based on the obtained results it was possible to evaluate their thermal stability and reveal the changes of adhesion of coatings. The results confirm the potentially superior performance characteristics of gradient coatings compared to the classic multilayer coatings. The CrN/CrCN with a transition layer is characterized by a substantially higher thermal stability than the coating without a transition layer.

4

Dylatometryczna metoda badania właściwości termomechanicznych powłok gradientowych CrN/CrCN

Myśliński P., Szparaga Ł., Gilewicz A., Kamasa P., Ratajski J.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 2

96--100

PL

W pracy opisano zagadnienia dotyczące wykorzystania metod dylatometrycznych do celów badania właściwości termomechanicznych gradientowych powłok PVD. Badania zostały przeprowadzone na trzech rodzajach powłok CrCN/CrN różniących się charakterem zmian parametrów fizykochemicznych w gradientowej warstwie przejściowej, osadzonych na podłożu molibdenowym metodą katodowego odparowania łukowego. Zakres badań eksperymentalnych obejmował analizę zmian przesunięć fazowych między „wymuszeniem” cieplnym a „odpowiedzią” dylatometryczną systemu podłoże–powłoka PVD. Otrzymane wyniki eksperymentalne wskazują, że zaproponowana metoda badania zmian właściwości termomechanicznych systemów podłoże/gradientowa powłoka PVD umożliwia klasyfikację tych systemów ze względu na stabilność termiczną. Ponadto analiza zmiany przesunięcia fazowego Φ pomiędzy wydłużeniem podłoża systemu a jego temperaturą umożliwia badanie bezwładności termomechanicznej systemów.

EN

The paper describes the issues relating to the use of dilatometric methods for the study of thermomechanical properties of PVD gradient coatings. Tests were conducted on three types of coatings CrCN/CrN, differing in character of the change of physicochemical parameters in the gradient transition layer, deposited on molybdenum substrate by the method of cathodic arc evaporation. The scope of experimental studies included analysis of the changes of phase shifts between the thermal “extortion” and the dilatometric “response” of the substrate–PVD coating system. The experimental results indicate that the proposed investigation method of the change of thermomechanical properties of the system substrate/PVD gradient coatings allows the categorization of these systems from the point of view of thermal stability. In addition, analysis of the change of the phase shift Φ between the elongation of the substrate and the temperature enables the study of thermomechanical inertia of the systems.

5

Dylatometryczna metoda detekcji efektów termomechanicznych w powłokach gradientowych CrCN/CrN

Myśliński P., Szparaga Ł., Gilewicz A., Olik R., Ratajski J.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 6

773--776

PL

W pracy rozwinięte zostały zagadnienia dotyczące wykorzystania metod termodylatometrycznych do celów projektowania i diagnostyki wielowarstwowych gradientowych powłok przeciwzużyciowych. Obiektem prowadzonych badań były powłoki gradientowe CrCN/CrN osadzone na podłożu ze stali szybkotnącej SW7M techniką PVD – metodą katodowego odparowania łukowego. Zakres badań obejmował analizę wpływu pobudzeń termicznych w systemach podłoże/powłoka gradientowa, prowadzonych na podstawie utworzonych termogramów diagnostycznych. W szczególności określony został związek pomiędzy zmianami wartości wprowadzonego ekwiwalentnego współczynnika rozszerzalności cieplnej po zadanych cyklach pobudzeń termicznych dla badanego systemu podłoże/powłoka gradientowa a poszczególnymi etapami wyżarzania. Ponadto określono wartości przemieszczeń liniowych podłoża wraz z osadzoną powłoką, będących wynikiem zadanych cyklów pobudzeń termicznych. Przeprowadzone badania wskazują na silny związek pomiędzy typem warstwy przejściowej a stanami naprężeń wewnętrznych w badanych systemach oraz stanowią informację o stanie przylegania powłoki do podłoża. Opracowana technika badań stanowi efektywną metodę diagnostyczną umożliwiającą ocenę stabilności termicznej w systemach podłoże/powłoka.

EN

The theme of paper are the issues concerning the use of thermodilatometric methods for the design and diagnostics of gradient multilayer antiwear coatings. The object of research were gradient coatings CrCN/CrN deposited by PVD technique on a high-speed steel HSS using cathodic arc evaporation method. Range of investigation included analysis of the influence of thermal loads on substrate/gradient coating systems, carried out under the created diagnostic thermograms. In particular, the dependence of changes of system’s relative equivalent thermal expansion coefficient as a function of annealing stages using created thermogram (graph of temperature changes) was determinated. In addition, the relationship between changes in the value of system’s substrate elongation as a function of annealing stages was also obtained. Research has indicated a strong correlation between the type of the transition layer, and the states of internal stress in the studied systems, and provide information about the state of adhesion of the coating to the substrate. The developed method is an effective diagnostic method that allows assessment of the thermal stability of the substrate/coating system.

6

Badanie stabilności termicznej adhezyjnych powłok przeciwzużyciowych metodą termomechaniczną

Myśliński P., Gilewicz A., Kamasa P.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 4

1128-1131

PL

Artykuł jest prezentacją nowej metody badań stabilności termicznej cienkich jedno- lub wielowarstwowych powłok przeciwzużyciowych osadzanych na materiałach narzędziowych. Metoda polega na cieplnej aktywacji w powłoce procesów makro- i mikroskopowych, których skutki zwykle wpływają na trwałość eksploatacyjną tworzonych struktur przeciwzużyciowych. Jednocześnie z tym zabiegiem cieplnym realizowana jest rejestracja zmian warunków wzajemnych oddziaływań termomechanicznych między powłoką a podłożem. Przedmiotem pomiarów są zmiany odkształceń liniowych podłoża w standardowym dla tej metody, fizycznym modelu danego układu podłoże-powłoka przeciwzużyciowa. Praca zawiera opis zasady metody oraz jej fizyczne i technologiczne uwarunkowania. Ponadto przytoczono przykłady rezultatów badań wdrożoną metodą oraz ich interpretacje, które umożliwiają różnicowanie zastosowanych technologii powłok przeciwzużyciowych.

EN

New method for investigation of thermal stability of thin multilayer wear resistance coatings deposited on tools is described. The principle of the method is a thermal activation of microscopic and then macroscopic processes, which have significant influence on wear resistance properties of the coating resulting in extended time of exploitation of tools. Using physical model of the substrate-coating system the changes of thermomechanical interactions between substrate and coating are recorded simultaneously with the thermal process. In this testing the linear deformation of the substrate are recorded. Principles of the method, their physical and technical relationships are described. Apart from that the work contains examples from investigation by implemented method enabling controlled changes in technology of deposition of wear-resistance coatings.

7

Hard coatings for woodworking tools – a review

Ratajski J., Gulbiński W., Staśkiewicz J., Walkowicz J., Myśliński P., Czyżniewski A., Suszko T., Gilewicz A., Warcholiński B

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2009

|

Vol. 37, nr 2

668-674

EN

Purpose: The paper presents thorough analysis of the state-of the-art in the field of woodworking tools durability improvement. In comparison with the achievements of global leaders in the field, the technologies developed so far at the Institute of Mechatronics, Nanotechnology and Vacuum Technique, as well as the latest research works undertaken by the authors are presented. Design/methodology/approach: The specificity of machining conditions of wood and wood-derivative materials consists in simultaneous occurrence of very high working speed, extremely sharp cutting edges and high working temperature – on the one hand, and high anisotropy and low thermal conductivity of the machined material – on the other. The paper summarizes various ways, including selection of both tool materials and surface treatments, applied in order to increase the productivity of woodmachining. Findings: A systematic analysis has been made on the type of tool materials suitable for machining of different sorts of solid wood and wood-derivative materials. It was shown that all woodworking tool types, except for satellites, require development of dedicated surface engineering technologies improving significantly their durability. The main features of CVD and PVD surface treatment technologies were compared in relation to their application for woodmachining tools. Research limitations/implications: Based on the achievements to date IMN&VT undertook a project aimed at development of a new generation of surface treatment technologies for both cemented carbide and high speed steel tools. It is planned to develop three packages of PVD technologies for deposition of multilayer and duplex anti-wear coatings based on TiAlN, CrN and carbon. Originality/value: The paper constitutes concise but in-depth description of the contemporary trends in surface treatment of tools for woodmachining.

8

Crystallization of amorphous Fe-Cr-B alloys investigated with high heating rates

Kamasa P, Varga L K, Myśliński P, Rassolov S G, Maksimov V, Idzikowski B

Materials Science Poland

|

2008

|

Vol. 26, No. 4

947--952

EN

Rapid annealing of metallic glasses results in their physical properties different from those stemming from isothermal or non-isothermal annealing with slow heating rates. Differential thermal analysis (DTA) with heating rates up to 2500 K min-1 was applied to investigate amorphous alloys of the composition Fe85-xCrxB15 (x=0, 1, 5) in order to follow the crystallization process. The results have been compared with those obtained with the usual low heating rate processes available from the commercial DSC method. Simultaneously recorded high heating rates magnetic susceptibilities complement the thermal measurements and reveal an interesting phenomenon of suppression of the decomposition of the residual amorphous phase when the heating rates exceed 1250 K min-1, 550 K min-1 and 250 K min-1 for x=0, 1 and 5, respectively. Both, the high heating rate and the Cr addition facilitate the formation of nanostructure which is stable against a further decomposition.