Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Tribological properties of textured diamond-like carbon coating

Kalinowski Artur

Technical Transactions

|

2023

|

Vol. 120, iss. 1

art. no. e2023004

EN

This paper presents selected mechanical and tribological properties of DLC coatings (diamond-like carbon coatings) and the results of an applied texture to improve these properties under specific circumstances. It presents the results of the selection of parameters for the laser-texturing process of DLC coatings using a picosecond laser with a wavelength of 343 nm.

2

Tribological Properties of Diamond-Like Carbon Coatings at Friction Joints Lubricated with Ionic Liquid

Milewski Krystian, Madej Monika, Ozimina Dariusz

Tribologia

|

2019

|

nr 5

59--69

EN

The paper reports the study of a-C: H and a-C:H:Si diamond-like carbon coatings obtained in plasma-assisted chemical vapour deposition processes PACVD. The influence of the coatings on tribological properties of tribopairs under dry friction and in lubrication with synthetic oil PAO-8 and selected ionic liquid was evaluated. To perform the analysis, 100Cr6 steel samples uncoated and coated with a-C:H and a-C:H:Si were compared. Surface topography studies were performed using an atomic force microscope. Using SEM with an EDS analyser, the surface morphology of the coatings was observed, and the elements contained in the coatings were identified. Tribotests were carried out in a ball-on-disc tribotester under dry friction and with lubricants. The characteristics of the texture of the samples before and after the tribotests were determined using a confocal microscope in an interferometric mode. The test results showed that the tribo-pairs with a-C:H in lubrication with ionic liquid had the best tribological characteristics, i.e., the lowest coefficient of sliding friction.

PL

Artykuł dotyczy badań powłok diamentopodobnych typu a-C:H oraz domieszkowanych krzemem a-C:H:Si uzyskiwanych w procesach chemicznego osadzania z fazy gazowej wspomaganych plazmą PACVD. Poddano ocenie wpływ powłok na właściwości tribologiczne węzłów tarcia w warunkach tarcia technicznie suchego oraz smarowania olejem syntetycznym PAO-8 i cieczą jonową bis(trifluorometylosulfonylo) amidem triheksylotetradecylofosfoniowym. W celu przeprowadzenia analizy porównano próbki ze stali 100Cr6 oraz pokryte diamond-like carbon coating typu a-C:H oraz a-C:H:Si. Badania topografii powierzchni wykonano na mikroskopie sił atomowych. Obserwacje morfologii powierzchni i identyfikację pierwiastków przeprowadzono przy użyciu skaningowego mikroskopu elektronowego z analizatorem EDS. Badania tribologiczne przeprowadzono na tribotesterze pracującym w skojarzeniu kula–tarcza w warunkach tarcia technicznie suchego oraz tarcia z zastosowaniem substancji smarowych. Charakterystykę struktury geometrycznej próbek przed oraz po badaniach tribologicznych wykonano mikroskopem konfokalnym z trybem interferometrycznym. Wyniki badań wskazały, że najlepszymi charakterystykami tribologicznymi – najmniejszym współczynnikiem tarcia w ruchu ślizgowym charakteryzowały się pary trące z diamond-like carbon coating typu a-C:H w warunkach smarowania cieczą jonową.

3

Wear of Si or B doped amorphous carbon coatings

Druet K., Łubiński J., Neyman A.

Tribologia

|

2016

|

nr 4

55--67

EN

The paper describes a complex wear research on DLC (amorphous carbon) doped with boron (B) and silicone (Si). The tests were carried out in two different sliding systems: flat–on–flat (ring contact, unidirectional sliding) and ball–on–flat (reciprocating sliding). Water and medical saline solutions were used as lubricants. A comparative analysis of the results revealed differences in the initiation and progress of wear and the endurance with regard to coating’s composition, lubricant and contact geometry. The results obtained from the tests show the influence of the additive element on the wear resistance and the high dependency of coatings’ performance in the type of contact and of the lubricant used. In all cases analysed, the use of medical saline solution resulted in accelerated wear or an increased result scatter in comparison to pure water lubrication.

PL

W artykule przedstawiono wyniki kompleksowych badań zużycia powłok DLC domieszkowanych borem (B) oraz krzemem (Si). Zadanie zrealizowano w dwóch konfiguracjach styku ślizgowego: płaszczyzna – płaszczyzna (styk o kształcie pierścieniowym, ruch jednokierunkowy) i kula – płaszczyzna (ruch prostoliniowy, zwrotny). Jako smary wykorzystano wodę destylowaną i sól fizjologiczną. Analiza porównawcza wyników wykazała różnice w przebiegu inicjacji zużycia oraz w trwałości powłok w zależności od składu chemicznego powłoki, substancji smarowej i geometrii styku. Wyniki wskazują na wpływ wszystkich uwzględnionych czynników na zużycie. We wszystkich przypadkach zastosowanie soli fizjologicznej jako smaru skutkowało przyspieszonym zużyciem.

4

Evaluation of corrosion resistance of magnetron sputtered doped DLC coatings with use of salt spray technique

Jastrzębski K., Paradowska J., Jastrzębska A., Bociąga D.

Engineering of Biomaterials

|

2016

|

Vol. 19, no. 138 spec. iss.

104

5

Biological evaluation and surface properties of Ti-DLC coatings deposited by magnetron sputtering

Olejnik A, Sobczyk-Guzenda A., Świątek L., Jastrzębski K., Bociąga D.

Engineering of Biomaterials

|

2016

|

Vol. 19, no. 138 spec. iss.

105

EN

During the last few decades, a growing demand for medical implants may be observed on the market. This is a consequence of both the increasing number of people suffering from disabilities as well as technological development. As a result of growing number of trauma injuries, orthopaedic and bone implants are one of the branches of the medical device industry showing the fastest growth opportunities. However, the commonly applied metallic implants do not exhibit total chemical stability in human body environment and hence, possess relatively poor surface properties [1]. For that reason, even the corrosion resistant metals may release degradation products and cause adverse biological response1. Consequently, surface modifications of metallic implants which enhance the biological response of the human body towards the surface of the implant are recently gaining a lot of interest. One of the most extensively studied solutions include the application of diamond-like carbon (DLC) coatings which exhibit a combination of highly desirable properties in the context of biomedical applications [2]. Furthermore, the properties of DLC coatings, such as cell behaviour and body reaction towards its surface, may be further improved by doping with various elements [3]. Therefore, the modified DLC coatings are nowadays extensively researched in terms of their possible medical applications. In the case of orthopaedic implants the enhancement of the osseointegration process is highly desirable in order to assure the proper bone-healing, what according to the literature may be achieved by the addition of titanium (Ti). The incorporation of Ti into the DLC matrix does not only promote the bone marrow cells proliferation, but also simultaneously reduces the activity of the osteoclast-like cells as indicated by Shroeder et al. [4]. Similarly, also Thorwarth et al. demonstrated that carbon coatings containing TiO exhibit promising results concerning the proliferation and differentiation of human osteoblasts [5]. Nevertheless, in spite of the numerous studies considering the biological behaviour of Ti-incorporated DLC coatings, there is lack of conclusive reports considering the biological applications of coatings deposited by a magnetron sputtering technique. Taking this into consideration, a complex biological evaluation of Ti-DLC coatings followed by their surface characteristics was performed, since surface properties have a direct role in different post-implantation reactions including protein adsorption and cell proliferation [1]. The examined coatings were deposited on two commonly applied metallic biomaterials (AISI 316 LVM steel and Ti6Al7Nb alloy) using a magnetron sputtering technique. The surface characteristics of the deposited Ti-DLC coatings included the analysis of surface morphology (SEM), chemical composition and structure (XPS, FTIR) as well as surface wettability and surface free energy (sessile drop technique and Owens-Wendt’s model). The biological assessment of the deposited coatings was based on two complementary cell proliferation and viability assays (LIVE/DEAD and XTT test) performed with the use of two different cell lines, i.e. endothelial cells line EA.hy926 and osteoblast-like cells line Saos-2. The obtained results allowed to check the influence of titanium on the biological response of two different cell lines towards the Ti-DLC coatings deposited using magnetron sputtering method as well as to correlate the obtained results with the surface properties of the investigated coatings.

6

Biodegradowalne ciecze chłodząco-smarujące w systemach tribologicznych z powłokami diamentopodobnymi

Ozimina D., Kowalczyk M., Madej M., Nowakowski Ł., Kasińska J.

Mechanik

|

2015

|

R. 88, nr 8-9CD2

149--158

PL

Przedstawiono wpływ biodegradowalnej cieczy chłodząco-smarującej na zużywanie się powłok diamentopodobnych typu a-C:H. Wykonano badania tribologiczne oraz pomiary kąta zwilżania cieczy obróbkowej na tarczy niepowlekanej i z powłoką DLC. Przeprowadzono obserwacje struktury, a także analizę EDS powłoki DLC na skaningowym mikroskopie elektronowym, a strukturę geometryczną powierzchni przed testami oraz po testach tribologicznych zbadano za pomocą profilometru optycznego. Badania wykazały, że użyta do badań ciecz chłodząco-smarująca doskonale spełnia swoje funkcje.

EN

The paper presents the impact of a biodegradable cutting fluid on the wear of diamond-like coatings of the a-C:H type. Tribological tests as well as wetting angle measurements of the cutting fluid on a both uncoated and DLC-coated disc were performed. Structure observations, as well as an EDS analysis of the DLC coating using a scanning electron microscope, were carried out, and the surface geometrical structure before and after the tribological tests was measured with an optical profilometer. The tests have shown that the cutting fluid used for the tests performs its functions excellently.

7

Zjawiska triboelektryczne podczas tarcia elementów z powłokami DLC

Ozimina D., Madej M., Bugajska A., Witaszek K., Płaza S., Ozimina E., Kałdoński T.

Tribologia

|

2014

|

nr 6

113--125

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań tribologicznych dla elementów z powłoką DLC oraz dla stali jako układu odniesienia, którego właściwości są stosunkowo powszechnie znane. Analizę przeprowadzono pod kątem właściwości tribologicznych, oceny zmian struktury geometrycznej powierzchni SGP oraz generowanych ładunków triboelektrycznych – mikroprądów tarcia. Badania prowadzono w warunkach tarcia technicznie suchego i ze smarowaniem olejem syntetycznym polialfaolefinowym PAO-8 na testerze T-01M z oprzyrządowaniem peryferyjnym do rejestracji generowanych ładunków triboelektrycznych. W opracowaniu podkreślono wpływ energii i jej przemian na przebieg tarcia i procesów zużycia oraz właściwości tworzonych przeciwzużyciowych warstw wierzchnich.

EN

The paper presents the results of tribological studies concerning elements with DLC coatings. Steel, whose properties are relatively well known, was used as the reference material. The aim of the analysis was to determine the tribological properties of the DLC-coated elements, assess the changes in their surface texture, and measure the triboelectric charging, i.e. the microcurrents resulting from friction. The testing was performed using a T-01M analyser with peripherals for registering triboelectric charges. The results obtained for dry friction conditions and lubricated friction conditions, with PAO-8 synthetic oil as the lubricant, show how energy and energy transitions affect friction and wear processes and the properties of the anti-wear coatings.

8

Właściwości powłok DLC z podwarstwami na bazie chromu zastosowanych na narzędziach ze stali szybkotnącej do obróbki drewna

Pancielejko M., Czyżniewski A., Gilewicz A., Zavaleyev V.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 6

535--539

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań właściwości powłok z zewnętrzną warstwą DLC (Diamond-Like Carbon) oraz trzema typami podwarstwy na bazie chromu: Cr/DLC, Cr/CrN/Cr/DLC oraz Cr/(CrN/CrCN)/Cr/DLC. Przedstawiono również wyniki badań trwałości i mechanizmów zużycia ostrzy noży strugarskich ze stali szybkotnącej pokrytych tymi powłokami. Podwarstwy na bazie chromu wytwarzano metodą katodowego odparowania łukowego (CVA), a warstwę DLC metodą zmodyfikowanego katodowego odparowania łukowego (MCVA). Powłoki DLC charakteryzują się dużą twardością (ok. 34 GPa) oraz dobrą adhezją. W próbie zarysowania powłoki Cr/DLC wykazują największą adhezję (siła krytyczna LC1 = 39 N, LC2 = 45 N), natomiast powłoki Cr/(CrN/CrCN)/Cr/DLC wykazują najmniejszą adhezję (LC1 = 27 N, LC2 = 39 N). Z próby Rockwella C wynika, że wszystkie powłoki wykazują dobrą adhezję (HF1-HF2). W tribologicznych próbach zużycia przeprowadzonych metodą kula-tarcza (trzpień-tarcza) powłoki DLC wykazują współczynnik tarcia suchego μ = 0,10÷0,17 w skojarzeniu z Al2O3 a w skojarzeniu z drewnem sosnowym μ = 0,66÷0,68. Wskaźnik zużycia powłok DLC w skojarzeniu z Al2O3 wynosi 3,7×10–7 mm3/Nm, natomiast w skojarzeniu z drewnem sosnowym powłoki nie wykazują mierzalnego zużycia. Próby przemysłowe noży strugarskich ze stali HS6-5-2 pokrytych powłokami Cr/DLC, Cr/CrN/Cr/DLC, Cr/(CrN/CrCN)/Cr/DLC oraz niepokrytych przeprowadzono z wykorzystaniem komercyjnej strugarki dolnowrzecionowej przy obróbce drewna sosnowego. Ponad 2,5-krotnie mniejsze pole zużycia S wykazują noże strugarskie z powłoką Cr/(CrN/CrC)/Cr/DLC w porównaniu z nożami nie pokrytymi. Modyfikacja powierzchni natarcia noży powłokami z warstwą zewnętrzną DLC i podwarstwami na bazie chromu wpływa na zmniejszenie zużycia i pozwala na wydłużenie ich czasu pracy.

EN

The paper presents investigations results of coating properties with DLC (Diamond-Like Carbon) surface layers and three types of sublayers based on chromium: Cr/DLC, Cr/CrN/Cr/DLC and Cr/(CrN/CrCN)/Cr/DLC. It also presents test results of performance durability and wear forms of highspeed steel planer knives with these coatings. Chromium-based sublayers were produced by the cathodic arc evaporation (CVA) and DLC surface layers by the modified cathodic arc evaporation (MCVA). The DLC coatings have a high hardness ca. 34 GPa and good adhesion. In the scratch tests the Cr/DLC coatings exhibit the highest adhesion (critical load LC1 = 39 N, LC2 = 45 N) while coatings Cr/(CrN/CrCN)/Cr/DLC exhibit the lowest adhesion (LC1 = 27 N, LC2 = 39 N). The Rockwell C tests show that all coatings revealed high adhesion (HF1-HF2). DLC coatings in tribological wear tests, conducted by the ball-on-disk (pin-on-disk) method, showed the friction coefficient μ = 0.10÷0.17 in a frictional contact with Al2O3 and μ = 0.66÷0.68 in a frictional contact with pine wood. The wear rate coefficient of DLC coatings in a frictional contact with Al2O3 amounts to 3.7×10–7 mm3/Nm however in a frictional contact with pine wood they do not exhibit any wear. Industrial tests on HS6-5-2 high-speed steel planer knives with Cr/DLC, Cr/CrN/Cr/DLC, Cr/(CrN/CrCN)/Cr/DLC coatings and without any coatings were carried out using a commercial low-spindle planer used for machining pine wood. More than 2.5-fold lower value of wear area S showed planer knives with Cr/(CrN/CrC)/Cr/DLC coatings compared to uncoated planer knives. By modifying the rake faces of planer knives coated with DLC surface layers and chromium-based sublayers it resulted in less wear and allowed for significant improvements in their working time.

9

The influence of the MCVA deposition parameters on the structure and tribological properties of DLC coatings on woodworking HSS tool substrates

Pancielejko M., Czyżniewski A., Gilewicz A., Szymański W., Zavaleyev V.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2013

|

Vol. 64, nr 2

160--167

EN

Purpose: The purpose of the present study was the influence of deposition parameters of diamond-like-carbon coatings (DLC), with the modified cathodic vacuum arc (MCVA) method deposited on tool substrates (high-speed steel HS6-5-2) for woodworking, on their structure and tribological properties. Design/methodology/approach: DLC coating was deposited by MCVA method. Structure, adhesion, hardness, internal stresses and friction wear resistance of DLC coatings were tested. Tests of knives coated with DLC and uncoated ones was made by machining medium density fibreboard (MDF) using a industrial milling machine. Findings: The hardness of DLC coatings was 22.7-57.1 GPa. The Raman spectrum of DLC coatings was analysed The high hardness and internal stresses of DLC coating is related to the amount of sp3 bonds. DLC coatings display high adhesion: critical load in the scratch method (LC2 = 22-40 N), from Rockwell test (HF1). The influence of the structure, hardness and adhesion of coatings on wear resistance of coated tools is discussed. Practical implications: The wide range of tribological properties of DLC coatings that are deposited with different parameters may indicate the possibility of their application for tools for wood-like materials in order to increase their durability. Originality/value: Depending of the deposition parameters applied, it is possible to obtain DLC coatings in a wide range of hardness (22.7-57.1 GPa) and adhesion (LC2 = 22-40 N). The industrial tests of cutting wood-based materials indicate that the DLC coatings with different properties improve HSS tool performance. The DLC coatings show antiwear properties required in industry application. The DLC coatings might be apply on high-speed steel planer knives for woodworking industry.

10

The carbon layers for bio-tribological applications

Zdravecka E., Franta L., Ondac M.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2010

|

z. 81 [277]

151-154

EN

One of alternatives for improving the wear resistance and corrosion of biomaterials is the application of protective coatings. DLC coatings are one of the most attractive proposal of the last years for biomedical applications. The aim of this contribution is to compare the mechanical properties for CoCr materials surfaces deposited with DLC coatings under different deposition parameters. DLC coatings were deposited by PVD method (physical vapor deposition) on CrCo alloy-substrate used for bioimplants.

11

Zwiększenie trwałości eksploatacyjnej węzłów tarcia przez zastosowanie powłok DLC typu a:C:H oraz a:C:H:W

Madej M.

Tribologia

|

2010

|

nr 2

69-86

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań struktury oraz testów triologicznych powłok DLC typu a:C:H oraz a:C:H:W. Powłoki otrzymywano techniką PACVD na elemenach ze stopu Co-Cr-Mo. Analizę struktury powierzchni i jej elementarnego składu oceniano z użyciem mikroskopu skaningowego SEM. Twardość elementów bez powłoki oraz z powłokami a:C:H i a:C:H:W zmierzono z użyciem mikrotwardościomierza Matsuzawa, stosując obciążenie 10 G (HV0,01). Badania odporności materiałów testowych na zużycie tribologiczne przeprowadzono na mikrotribometrze T-23 oraz na aparatach T-01M typu ball-on-disc, w układzie kulka z Al2O3 – tarcza ze stopu Co-Cr-Mo z powłokami DLC, w warunkach tarcia technicznie suchego oraz smarowania roztworem Ringera. Badania tarciowe realizowano również na maszynie T-17, pracującej w skojarzeniu: trzpień–płytka w warunkach tarcia ze smarowaniem roztworem Ringera. Wyniki otrzymane podczas zrealizowanych badań wykazały, że zastosowanie powłok DLC zdecydowanie zwiększa trwałość eksploatacyjną pokrytych powierzchni, przy czym najbardzej stabilnymi parametrami charakteryzują się powłoki typu a:C:H.

EN

The paper discusses the results of structural and tribological tests conducted for a:C:H and a:C:H:W DLC coatings deposited on Co-Cr-Mo specimens using the PACVD process. The structure and morphology of the Co-Cr-Mo substrate and the DLC coating were assessed by means of a scanning electron microscope (SEM). The hardness of specimens with and without a:C:H and a:C:H:W coatings were measured under a load of 10 G applying a Matsuzawa tester (HV 0.01). The resistance of the material to tribological wear was determined by means of a T-23 microscratch tester and a T-01M ball-on-disc tester (the Al2O3 ball and the Co-Cr-Mo disc with DLC coatings) under dry friction conditions and using Ringer’s solution. The friction tests were conducted by employing a T-23 microtribometer under dry friction conditions and a T-17 pin-on-plate tester under lubricated friction conditions and using Ringer’s solution. The results show that the DLC coatings increase the serviceability of the surfaces, with the a:C:H coating characterised by more stable parameters.

12

Ocena właściwości powłok DLC stosowanych w układach biotribologicznych

Madej M., Ozimina D.

Tribologia

|

2009

|

nr 3

105-113

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań tribologicznych materiałów stosowanych na elementy systemu biotribologicznego – endoprotezy stawów biodrowych i kolanowych człowieka. Badaniom poddano stop Co-Cr-Mo oraz materiał z powłoką DLC uzyskaną techniką CVD wspomaganą plazmą. Wybór tego typu materiałów podyktowany został ich biokompatybilnością, odpornością na korozję i zużycie przez tarcie. Badania struktury powłok zrealizowano z użyciem mikroskopu skaningowego SEM. Charakterystyki tribologiczne uzyskano podczas testów na aparacie T-17, pracującym w skojarzeniu trzpień–płytka w warunkach tarcia ze smarowaniem. Skojarzenie systemu biotribologicznego stanowił stop kobaltu, stop kobaltu z naniesioną powłoką diamentopodobną oraz wysokocząsteczkowy polietylen UHMWPE. W badaniach zastosowano jako modelową substancję smarową – roztworów Ringera. Badania wykazały, że mechanizmy zużycia elementów endoprotez z naniesionymi powłokami zależą przede wszystkim od materiału powierzchni roboczych węzła tarcia. Dobrane w pracy powłoki DLC, będące elementami pary trącej charakteryzują się niskimi oporami tarcia.

EN

This analysis concerns the interaction of a Co-Cr-Mo alloy head with and without a diamond like carbon (DLC) coating and an ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) acetabular cup. The diamond-like carbon films were deposited on the Co-Cr-Mo alloy substrate using the high frequency plasma-assisted chemical vapour deposition (PACVD) technology. The coatings characterised by good wear and corrosion resistance were used to prevent the substrate destructive attack of the environment. The morphology and structure of DLC coatings were analysed by scanning electron microscopy. The tribological tests were performed in accordance with ASTM 732-82 in a T-17 tribotester for a sliding-reciprocating motion. The friction pair was analysed in the pin-on-plate type wear tests. The research shows that the coefficient of friction and wear for DLC films on elements of endoprostheses are better than Co-Cr-Mo alloy.

13

Analysis of selected properties of DLC films

Tkacova J., Madej M., Lukcova E.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2008

|

z. 73 [253]

273-276

EN

This paper is oriented to the study of advanced materials on the base of - DLC (diamond like carbon) coatings - namely a: C (amorphous carbon films). The type and thickness of deposited coatings by PVD method can influence their quality and adhesion to the substrate. PVD process parameters are strongly affecting the coatings and substrate interface as well as the adhesion and tribological properties. Experimental samples were made of commercial CrMoCo alloy-substrate system used for artificial joints. Amorphous carbon layers were deposited by equipment UVNIPA-1-001. The wear resistance of the coatings was evaluated by microtribotest and DSI curves measured by the NanoTest NT 600 apparatus at different maximal loads from 5, 10, 20, 50, and 100 mN with diamond Berkovich tip using the analysis developed.

14

Zastosowanie powłok DLC do zwiększania odporności na zacieranie kół zębatych smarowanych olejem ekologicznym

Michalczewski R., Tuszyński W., Szczerek M.

Inżynieria Powierzchni

|

2008

|

nr 3

49-57

PL

Celem pracy było zbadanie wpływu powłok DLC osadzanych technikami próżniowymi, na odporność na zacieranie modelowej przekładni zębatej. Do badań wytypowano trzy rodzaje powłok typu DLC: a-C:H:W, a-C:Cr i a-C:H. Powłoka a-C:H:W została osadzona metodą PVD (Physical Vapour Deposition) z wykorzystaniem reaktywnego rozpylania magnetronowego. Powłoka a-C:Cr. o dominującym udziale struktury sp2, została osadzona w procesie CFUBMSIP (Closed Field Unbalanced Magnetron Sputter Ion Plating). Powłokę a-C:H o znacznym udziale struktury węgla sp2 osadzono na warstwie Cr, z międzywarstwą z CrC. Powlekanie przeprowadzono w procesie PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition). Badania wykonano metodą A/8.3/90, realizowaną w ITeE-PIB za pomocą stanowiska przekładniowego T-12U (typu FZG). Badania zostały przeprowadzone dla kół pokrytych powłokami DLC oraz, dla odniesienia, dla kół bez powłoki. Przekładnię smarowano zanurzeniowo olejem ekologicznym bez dodatków smarnościowych. Uzyskane wyniki odniesiono do wyników badań kół stalowych smarowanych olejem przekładniowym (klasy GL-5 wg API) z pełnym pakietem dodatków. Wyniki przeprowadzonych badań dowodzą, że istnieje możliwość przeniesienia niektórych funkcji środków smarowych na powłoki przeciwzużyciowe. Dodatkowym efektem zastosowania powłoki węglowej a-C:H:W na powierzchnie robocze kół zębatych smarowanych olejem ekologicznym, było obniżenie temperatury pracy węzła tarcia (o ok. 20°C) i zmniejszenie oporu ruchu - wzrost sprawności (o ok. 20%).

EN

The objective of the study was the investigation of the effect of DLC coatings deposited by vacuum methods on scuffing resistance of coated gears. Three kinds of DLC coatings were tested: a-C:H:W, a-C:Cr and a-C:H. The a-C:H:W coating was deposited by PVD method (Physical Vapour Deposition) with reactive magnetron sputtering. The a-C:Cr coating, with dominating sp3 structure was deposited in CFUBMSIP process (Closed Field Unbalanced Magnetron Sputter Ion Plating). The a-C:H coating with dominating sp3 structure was deposited in PECVD process (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition).The gear tests were preformed using FZG A/8.3/90 method, employing T-12U testing fig. The tests were done for DLC coated gears and for uncoated gears. The gears were lubricated with eco-oil. The obtained results were compared to results achieved for steel uncoated gears lubricated with high performance gear oil with full package of additives (GL-5 performance level according to API). The performed results indicate that under extreme-pressure conditions DLC coating can take over the functions of AW/EP additives. For the a-C:H:W coated gears lubricated with ecological oil the oil temperature was lower by 20°C, and the friction was lowered by 20% than those achieved for uncoated steel gears lubricated with high performance GL-5 gear oil.

15

Powłoki DLC w zastosowaniu do pokrywania elementów maszyn

Czyżniewski A.

Inżynieria Materiałowa

|

2003

|

R. XXIV, nr 6

435-438

PL

W pracy scharakteryzowano naistotniejsze czynniki determinujące możliwość wykorzystania powłok typu a-C, a-C:H oraz X-C:H (gdzie X=W, Ti, Cr, Si), określanych często wspólnym mianem DLC (Diamond-Like Carbon), do pokrywania elementów maszyn. Wyniki badań wskazują, że bardzo korzystne właściwości tribologiczne w warunkach tarcia suchego, tj. niski współczynnik tarcia (f<0,08) oraz wysoką odporność na zużycie przez tarcie (kvc<10 do potęgi -7 milimetrów sześciennych N do potęgi -1 m do potęgi -1), wykazują powłoki typu X-C:H (X=W, Ti, Si), zawierające 5-7% at. składnika X, wytwarzane metodą impulsowego reaktywnego rozpylania magnetronowego (RMS). Analiza składu chemicznego wykonana na powierzchni starcia przeciwpróbek wskazuje, że bardzo dobre właściwości tribologiczne powyższych powłok, związane są ze zjawiskami łatwego poślizgu, zachodzącymi w tworzącej się warstwie przejściowej jako konsekwencja procesów grafityzacji i utleniania. Korzystnym skojarzeniem pożądanych właściwości tribologicznych, wysokiej adhezji i odporności na pękanie charakteryzują się powłoki gradientowe W-WC/a-C:H-W5%-C:H oraz powłoki wielowarstwowe WC/a-C:H//a-C:H, składające się z wielu na przemian osadzanych warstw nanokompozytowych WC/a-C:H i amorficznych a-C:H. Bardzo istotny wpływ na adhezję i odporność na pękanie ma rodzaj warstwy przejściowej pomiędzy podłożem i powłoką, a szczególnie korzystne może być zastosowanie warstwy chromu.

EN

The paper presented the most important conditions determining capability of a-C, a-C:H and X-C:H (where X=W, Ti, Cr, Si) coatings, commonly known as DLC (Diamond-Like Carbon), for machine elements application. The X-C:H (X=W, Ti,Si) coatings containing 5-7 at. % of X component, produced by pulsed reactive magnetron sputtering (RMS), revealed the most favourable tribological properties, i.e. the low value of dry friction coefficient (f<0.1) and the low wear rate (kvc<2x10 to the -7 cubic mm N to the -1 m to the -1). Chemical composition analyses carried out on worn surface of bearing steel counterpart shows, that very good tribological properties of DLC coatings are connecting with slip effects prevailing in a tribolayer in consequence of graphitisation and oxidation. W-WC/a-C:H-W5%-C:H gradient and WC/a-C:H//a-C:H mulilayer coatings composed of many alternately deposited WC/a-C:H nanocomposite and a-C:H amorphous coatings are marked by a favourable combination of desirable tribological properties, high adhesion and crack resistance. An interlayer film between the substrate and the coating, have the crucial effects on the adhesion and crack resistance, and especially favourable is application of chromium film.