Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

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.

2

Właściwości azotku molibdenu otrzymanego metodą katodowego odparowania łukowego

Gilewicz A., Warcholiński B., Murzyński D.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 5

477--480

PL

Wśród wielu technik nakładania powłok Mo-N: rozpylania magnetronowego AC i DC, implantacji jonowej, katodowego odparowania łukowego, ta ostatnia jest najbardziej wszechstronna ze względu na duży stopień jonizacji. Powłoki otrzymywane tą metodą charakteryzują się dużą gęstością i dobrą jakością. Struktura fazowa powłok Mo-N silnie zależy od parametrów technologicznych ich nakładania, głównie od ciśnienia azotu w komorze roboczej i napięcia polaryzacji podłoża. Wzrost ciśnienia azotu powoduje zmianę mikrostruktury fazowej z sieci regularnej przestrzennie centrowanej molibdenu Mo, przez regularną γ-Mo 2 N do heksagonalnej δ-MoN (rys. 1, 3). Fazy te ze względu na różne struktury sieci krystalograficznej charakteryzują się różnymi właściwościami fizycznymi. Reakcje na powierzchni powłoki są bezpośrednio związane z energią cząstek, a ta pośrednio z napięciem polaryzacji podłoża podczas procesu formowania powłoki i prądu wyładowania źródła łukowego. Wzrost napięcia polaryzacji podłoża inicjuje tzw. rozpylanie wsteczne powłoki, podczas którego zachodzi wybijanie atomów azotu z powłoki. Wpływa to na zmiany w składzie chemicznym (rys. 4) i morfologii powłok. Jest ono prawdopodobnie przyczyną tworzenia się regularnej fazy γ-Mo 2 N w warunkach występowania fazy heksagonalnej δ-MoN (rys. 2 i 3). Katodowe odparowanie łukowe – metoda nakładania powłok Mo-N – charakteryzuje się z jednej strony dużą szybkością nanoszenia, z drugiej natomiast gorszą jakością powierzchni w porównaniu z na przykład metodą rozpylania magnetronowego. Występuje dość duża liczba makrocząstek na powierzchni powłoki zależna od ciśnienia azotu i napięcia polaryzacji podłoża (tab. 1). Chropowatość powierzchni Ra powłoki nakładanej przy napięciu polaryzacji podłoża powyżej –70 V jest stosunkowo niewielka i prawie niezależna od ciśnienia azotu. Powłoki otrzymywane przy napięciu polaryzacji –10 V charakteryzują się ponad dwukrotnie większą chropowatością Ra malejącą ze wzrostem ciśnienia cząstkowego azotu (rys. 6).

EN

Among the many techniques for coating Mo-N coating deposition: AC and DC magnetron sputtering, ion implantation, cathodic arc evaporation, the latter one is the most comprehensive because of the high degree of ionization of the plasma, high density and quality of the coatings. Phase structure of Mo-N coatings is strongly dependent on the technological parameters of deposition, mainly on the nitrogen pressure in the working chamber and the substrate bias voltage. The increase of nitrogen pressure changes the phase structure of body-centered cubic lattice of molybdenum Mo, by cubic γ-Mo 2 N to the hexagonal δ-MoN (Fig. 1, 3). These phases, due to different structure of the crystal lattice show different physical properties. From the energetic point of view, reactions on the film surface are directly related to energy particles, and this indirectly with substrate bias voltage during film formation process and the current arc discharge source. The increase in substrate bias voltage initiates the resputtering of the coating, in which there is a reduction of nitrogen atoms in the coating. This affects the changes in chemical composition (Fig. 4) and the morphology of the coatings. It is likely the cause of formation of the cubic phase of γ-Mo 2 N in deposition conditions of the hexagonal δ-MoN phase (Fig. 2, 3). Cathodic arc evaporation – a method of deposition of Mo-N coatings, is characterized on the one hand, high deposition rate, on the other – poorer surface quality compared to e.g. magnetron sputtering method. There is a relatively large number of macroparticles on the surface of the coating depends on nitrogen pressure and substrate bias voltage (Tab. 1). Surface roughness Ra of the coating deposited at the substrate bias voltages above –70 V is relatively small and almost independent of nitrogen pressure. The coatings obtained at –10 V of substrate bias voltage are characterized by more than twice the surface roughness Ra decreasing with increasing partial pressure of nitrogen (Fig. 6).

3

Badanie zużycia warstw TiCN wytworzonych metodą katodowego odparowania łukowego na podłożach ze stali szybkotnącej SW7M

Pancielejko M.

Inżynieria Materiałowa

|

2006

|

Vol. 27, nr 5

1166-1169

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości tribologicznych i mechanicznych powłok węgloazotku tytanu TiCN. Powłoki wytwarzano na podłożach ze stali szybkotnącej SW7M jedną z metod PVD - katodowym odparowaniem łukowym CAPD. Powłoki wykazywały mikrotwardość od 20 do 30 GPa oraz dobrą adhezję do podłoży ponad 70 N, scharakteryzowaną za pomocą siły krytycznej w metodzie rysy. Badania zużycia powłok prowadzono na testerze wg metody kulka-tarcza. Podczas badań tribologicznych określono zmiany współczynnika tarcia suchego u powłok względem przeciwpróbk ze stali łożyskowej ŁH15 oraz wyznaczono wskaźniki zużycia powłoki kw i przeciwpróbki kk. W poprzek śladów wytarcia na próbkach z powłokami przeprowadzono analizy linowe składu chemicznego metodą EDS. Badania te wskazują że oprócz zużycia ściernego współpracujących elementów zachodzi również utlenianie świadczące o zużyciu chemicznym w strefie kontaktu tarciowego. Przedstawione wyniki badań wskazują na wzajemne przemieszczanie materiału w węźle tarcia pomiędzy powłoką a stalową przeciwpróbką, które powoduje skokowe zmiany współczynnika tarcia oraz zmiany wartości wskaźników zużycia.

EN

Results of investigations on the tribological and mechanical properties of titanium carbon-nitride TiCN films coated by CAPD one of PVD methods on HS 6-5-2 high speed steel substrates are presented in this work. The coatings were marked by high microhardness from 20 to 30 GPa and good adhesion to substrates, determined by the scratch method, critical load was over 70 N. The wear resistance were subject to testing using the ball-on-disk method. Changes in the friction coefficient u in reference to 100Cr6 steel counter-specimens, the wear rate coefficient of coatings kw and counter-specimens 13 were determined. The coated specimens worn while testing were subject to linear analyses of chemical composition crosswise the worn groove profile by the EDS method using the scanning electron microscope. It results from the linear analysis of chemical composition made by the EDS method that chemical wear due to the oxidation affected by the friction also occurred in the contact zone. The present work revealed that interactive dislocations of material between the friction surfaces of coated specimens and counter-specimens in the contact zone could have exerted the effects on changes in a friction coefficient and values of wear rate coefficients.