Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Ocena jakości powłokowych systemów areologicznych stal narzędziowa HS6-5-2, powłoka CrN/CrCN o różnym parametrze modulacji λ metodą Recatest

Betiuk M., Warcholiński B., Gilewicz A.

Inżynieria Powierzchni

|

2016

|

Nr 4

58--64

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań mikrostruktury i właściwości powłok PVD typu CrN/CrCN o grubości 4,8 µm o różnym parametrze modulacji. Szczególną uwagę zwrócono na problematykę oceny jakości powłok wielowarstwowych na podstawie wyników badań przy zastosowaniu metody Recatest (test rysy + zgład sferyczny). Stwierdzono, że powłoki charakteryzują się dużą przyczepnością do podłoża, powyżej 100 N, a powłoka złożona z ośmiu modułów o parametrze modulacji λ = 0,60 µm nawet 120 N.

EN

This report presents the results of microstructure tests and the properties of CrN/CrCN type coatings with a thickness of 4.8 µm with varying modulation parameters. Particular attention was paid to the problem of assessing the quality of multilayer coatings based on test results using the Recatest methods (scratch test + spherical metallographic section test). It was found that coatings investigated show large adhesion, above 100 N and coating composed from 8 modules, each of 0.60 µm in thickness even 120 N.

2

Wpływ napięcia polaryzacji podłoża na właściwości powłok CrN i CrCN otrzymywanych metodą katodowego odparowania łukowego

Warcholiński B., Gilewicz A.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 5

460--463

PL

Azotki metali przejściowych formowane metodami PVD charakteryzują się właściwościami będącymi przedmiotem wielu zastosowań. Powłoki z azotku chromu wykazują większą odporność na utlenianie w porównaniu z innymi powłokami azotkowymi oraz dobrą odporność na zużycie. Wprowadzenie do azotku chromu niewielkiej ilości węgla poprawia właściwości użytkowe powłok: zwiększa ich twardość, obniża współczynnik tarcia i wskaźnik zużycia. Inną drogą poprawy właściwości powłok jest optymalizacja parametrów procesu ich formowania. W prezentowanej pracy opisano wpływ jednego z parametrów technologicznych, napięcia polaryzacji podłoża, na niektóre właściwości mechaniczne oraz stan powierzchni otrzymywanych powłok. Powłoki CrCN i CrN formowano metodą katodowego odparowania łuko- wego na podłożach ze stali szybkotnącej HS6-5-2. Zmiennym parametrem podczas procesu nanoszenia powłok było napięcie polaryzacji podłoża (w zakresie od –10 V do –300 V). Badano skład fazowy powłok, koncentrację powierzchniową i rozmieszczenie makrocząstek na powierzchni, twardość i ich przyczepność do podłoża. Wyniki badań wskazują, że ze wzrostem napięcia polaryzacji chropowatość powłok Ra zmniejsza się. Chropowatość powłok CrCN jest o połowę większa w porównaniu z powłokami CrN. Największa liczba makrocząstek na powierzchni powłoki zawiera się w przedziale wielkości do 1 μm. Przy niskich napięciach polaryzacji podłoża powłoki krystalizują w strukturze kolumnowej, wzrost napięcia powoduje zmniejszenie ziaren. Efekt ten jest szczególnie widoczny w powłokach CrCN. Twardość powłok CrN i CrCN jest zbliżona i zawiera się w przedziale od 18 GPa (dla powłok otrzymanych przy napięciu –10 V) do 26 GPa (–150 V). Przyczepność powłok CrN do podłoża zmniejsza się od 96 N do 74 N ze wzrostem napięcia polaryzacji od –10 V do –300 V, natomiast w przypadku powłok CrCN nie zależy od napięcia polaryzacji.

EN

Transition metal nitrides deposited using PVD methods are characterized by properties which are the subject of many applications. Chromium nitride coatings exhibit better oxidation resistance compared to other nitride coatings and good wear resistance. A small amount of carbon added to chromium nitride improves the properties of coatings: it increases their hardness, reduces coefficient of friction and wear rate. Another way of improving the properties of the coatings is to optimize the process parameters of deposition. This paper describes the effect of one of the technological parameters, the substrate bias voltage on some mechanical properties and surface quality of the coatings. CrCN and CrN coatings were deposited using cathodic arc evaporation on HS6-5-2 steel substrates. Variable parameter during the deposition pro- cess of the coating was the substrate bias voltage (in the range from –10 V to –300 V). The phase composition of coatings, the surface distribution of macroparticles, the hardness and adhesion were investigated. The results indicate that with increasing bias voltage of coatings’ surface roughness Ra is lower. Roughness of CrCN coatings is about 50% higher compared to the CrN coatings (Tab. 1). The largest number of macroparticles on the surface of the coatings is in the range up to 1 μm (Fig. 1, 2). At lower substrate bias voltages the coatings show column structure. The increase in voltage causes a reduction of grain. This effect is particularly evident in the CrCN coatings. The hardness of CrN and CrCN coatings is similar and ranges from 18 GPa (for coatings obtained at a bias voltage of –10 V) to 26 GPa (–150 V). CrN coatings adherence to the substrate is reduced from 96 N to 74 N with increasing bias voltage from –10 V to –300 V, while in the case of CrCN coatings does not depend on bias voltage.

3

Właściwości tribologiczne powłok CrCN w podwyższonej temperaturze

Gilewicz A., Warcholiński B.

Inżynieria Powierzchni

|

2011

|

nr 4

21-26

PL

Ze względu na wysoką odporność na utlenianie (650 0C) i zużycie powłoki azotku chromu stosowane są często do pracy w wysokiej temperaturze. Stosunkowo wysoki współczynnik tarcia jest jednak jednym w poważnych ograniczeń. Jego obniżenie jest tematem wielu prac badawczych. Obiecującym rozwiązaniem jest domieszkowanie azotku chromu węglem. Powłoka taka charakteryzuje się lepszymi właściwościami tribologicznymi w podwyższonych temperaturach. Powłoki CrN i CrCN nanoszono stosując metodę katodowego odparowanie łukowego przy stałym ciśnieniu cząstkowych azotu N2 i różnym natężeniu przepływu acetylenu C2H2. Powłoki o grubości 3,5-4 žm nakładano na podłoża z utwardzonej stali 4H13. Stężenie węgla w powłokach CrCN zmieniało się od 0 (CrN) do 53 % at. Testy tarcia i zużycia wykonano na tribotesterze pracującym w systemie kula-tarcza wyposażonym w grzejnik i regulator temperatury, umożliwiający jej sterowanie. Zastosowano naprzemienne grzanie do temperatury 400 0C, a następnie chłodzenie do 100 0C. Cykl ten powtarzano dwukrotnie. Stwierdzono, że dla powłoki CrCN z 20 % at. stężeniem węgla zużycie w temperaturze pokojowej i po cyklu programowanego grzania jest porównywalne.

EN

Chromium nitride based coatings are resistant to both high oxidation (650 0C) and wear. Due to that they are often used in work at high temperature. Relatively high coefficient of friction is one of the serious restriction in application. Reduction of CoF is a subject of many research and experimental works. The promising solution is doping CrN coatings by carbon to improve the tribological properties at elevated temperature. CrN and CrCN coatings have been deposited using cathodic arc evaporation technology with constant partial pressure of nitrogen N2 and variable acetylene C2H2 flow. The coatings with the thickness of 3.5-4 žm have been deposited on hardened X40H13 steel substrates. The carbon contents in the coatings varied from 0 at.% (CrN) up to 53 at.%. Wear testing was done using a ball-on-disc tribometer equipped with controllable heater. Two cycles of heating to the temperature of 400 0C and cooling to 100 0C were done. For the CrCN coatings with 20 at. % of carbon contents it was found that the wear values calculated for the measurements at room temperature and after programmable heating are comparable.

4

Wpływ zawartości węgla w powłokach CrCN na zużycie cierne - próba optymalizacji

Warcholiński B., Gilewicz A., Olik R., Lipiński D.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 4

1280-1282

PL

Powłoki CrCN charakteryzują się dobrymi właściwościami przeciwzużyciowymi. Zależą one od zawartości węgla w powłoce. W artykule przedstawiono wynik optymalizacji (metodą analityczną) zawartości węgla w powłoce CrCN, przeprowadzonej dla uzyskania minimalnego zużycia powłoki. Wynik optymalizacji weryfikowano z pomiarami wskaźnika zużycia (wyznaczanego w standardowej metodzie pin-on-disc) powłok jednowarstwowych i wielowarstwowych CrCN/CrN o stałej grubości modułu CrCN+CrN i stosunku podziału warstw w module. Wynikiem optymalizacji jest wyznaczenie przedziału zawartości węgla 9÷14% at. Doświadczalnie potwierdzono, że powłoka CrCN z zawartością węgla w zakresie 10÷13% at. Wykazuje najmniejsze zużycie. Wskaźnik zużycia powłoki jednowarstwowej CrCN wynosi wowczas 4,4.10-7 mm3/Nm. Powłoka wielowarstwowa wykazuje minimum zużycia w podobnym zakresie zawartości węgla (7÷10% at.), a wskaźnik zużycia ma wartość 1,0.10-7 mm3/Nm.

EN

Chromium base coatings, eg. CrCN are excellent protective candidate for wear protection applications due to their high hardness, good wear and oxidation resistance. These properties are dependent on carbon content in the coatings. In this paper the description of carbon content optimization method from the point of view of wear determined in standard pin-on-disc method. The optimization result was verified with wear rate measurements of mono- and multilayer coatings. The multilayer CrCN/CrN coatings architecture were: constant bilayer CrCN+CrN thickness and constant thickness CrCN:CrN ratio and variable carbon content in CrCN layer. It was determined from optimization that the coatings with 10÷13 at. % of carbon content shows minimum wear. It was confirmed by wear tests; the wear rate for monolayer coating is about 4,4.10-7 mm3/Nm. The multilayer coating shows, in this range of carbon content, lower wear rate - 1,0.10-7 mm3/Nm.