Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Carbon based coatings for applications in friction couples with bearing steel and aluminium alloy

Makówka M., Wendler B.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2017

|

Vol. 87, nr 1

12--20

EN

Purpose: Low friction nc-WC/a-C:H coatings deposited by means of magnetron sputtering provide very good tribological properties in friction couple against hard steels and good adhesion to steel substrates. Nevertheless, it was necessary to elaborate a new type of coatings because the nc-WC/a-C:H one had no use in friction couple against aluminium alloys. Design/methodology/approach: In the paper the WC/a-C:H and (Si, Cr)C/a-C:H coatings were investigated. The coatings were investigated by means of SEM, EDS, in order to obtain thickness, surface morphology and chemical composition of coatings. Tribological properties of deposited coatings were elaborated by means of 'pin-on-disc' method in friction couple against 100Cr6 bearing steel and AlSi alloy. Findings: It was stated that (Si, Cr)C/a-C:H coatings have very good tribological properties in friction couple against bearing steel and AlSi alloy (friction coefficient <0,1). In case of WC/a-C:H coatings, good tribological properties were achieved in friction couple with bearing steel. Both coatings have very low wear rate in investigated friction couples. Research limitations/implications: The (Si,Cr)C/a-C:H coating have a worse quality of adhesion to quenched and tempered Vanadis 23 HS steel substrate in comparison with the nc-WC/a-C:H coating. Resolving this disadvantage can increase potential of application of (Si, Cr)C/a-C:H coatings. Practical implications: Newly developed (Si, Cr)C/a-C:H coating has a greater application potential for modification of surfaces of elements working in friction couples against hardened steels and light alloys like AlSi. Originality/value: There are numerous publications where low friction carbon based coatings were described mostly as a coatings deposited on elements working in friction couples against hard steels. Undertaken tests showed that the newly developed (Si,Cr)C/aC:H coating can have a broad spectrum of applications in friction couples against different counterbodies, including light Al alloys.

2

Wpływ warstw hybrydowych na powierzchniową trwałość zmęczeniową stali

Mańkowska-Snopczyńska A., Osuch-Słomka E., Piekoszewski W., Szczerek M., Hořejš S.

Tribologia

|

2014

|

nr 5

113-124

PL

W artykule zaprezentowano wyniki badań powierzchniowej trwałości zmęczeniowej próbek wykonanych ze stali 17HMN, które poddano technologii nawęglania niskociśnieniowego wspomaganego azotowaniem PreNitLPC® oraz próbek nawęglonych z naniesionymi technologią PVD powłokami niskotarciowymi typu: a-C:H:W (WC/C) a-C:H (DLC Comp) oraz Si-DLC (DLC SiliComp). Temperatura procesu nanoszenia powłok we wszystkich przypadkach nie przekraczała 200°C. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że cienkie powłoki PVD, nanoszone na wysokoobciążone stalowe elementy węzłów tarcia, w zróżnicowany sposób wpływają na powierzchniową trwałość zmęczeniową pokrytej nimi stali. Aby wyjaśnić przyczyny tego zróżnicowania, konieczne są dogłębne badania analityczne.

EN

The paper presents the results of research on the surface fatigue life (i.e. the resistance to pitting) of samples made of 17HMN steel, low-pressure carburized and PreNitLPC® nitriding assisted, as well as carburized samples with low-friction PVD coatings deposited onto the surface – a-C:H:W (trademark: WC/C), a-C:H (DLC Comp), and Si-DLC (DLC SiliComp) coatings were deposited. The coating process temperature in all the cases did not exceed 200°C. The investigated tribosystems were lubricated with a synthetic oil without additives. On the basis of the research results, it can be stated that thin PVD coatings, deposited onto heavy-loaded steel tribosystems, significantly and in a differentiated way affect the surface fatigue life. It seems necessary, apart from the fatigue wear investigation, to conduct profound analytical examinations aimed at explaining such a strongly different behaviour of elements working in a lubricated non-conformal contact.

3

Wysokotemperaturowe niskotarciowe powłoki na bazie MoO3 i Ag osadzane metodą magnetronową

Makówka M., Pawlak W., Wendler B., Sielski J., Kozanecki M.

Inżynieria Materiałowa

|

2011

|

Vol. 32, nr 4

553-557

PL

Powłoki na bazie tlenku molibdenu MoO3 oraz srebra osadzono metodą niereaktywnego rozpylania magnetronowego tarcz z MoO3 oraz czystego Ag na ulepszanej cieplnie stali szybkotnącej Vanadis 23, podłożu z tlenku aluminium Al2O3 oraz czystym krzemie. Powłoki poddano wygrzewaniu w zakresie temperatury 150÷550°C i zbadano wpływ wygrzewania na zachodzące zmiany strukturalne w powłokach i ich właściwości. Zbadano ich skład chemiczny metodą EDS, skład fazowy metodą dyfrakcji rentgenowskiej i spektroskopii przesunięć Ramana oraz właściwości tribologiczne za pomocą testu kulka/tarcza. Określona została także jakość adhezji do podłoży stalowych na podstawie testu Daimlera-Benza. Powłoki wykazują bardzo dobre właściwości tribologiczne (współczynnik tarcia suchego o wartości ok. 0,12 i dobra odporność na zużycie na skutek tarcia) w temperaturze powyżej 300°C i z powodzeniem mogą być stosowane jako niskotarciowe powłoki na elementy par ciernych pracujących w podwyższonej temperaturze.

EN

Thin films based on molybdenum oxide and silver were deposited using nonreactive magnetron sputtering of MoO3 and pure silver targets onto Vanadis 23 HS steel, alumina Al2O3 and pure silicon wafers. Deposited coatings were annealed in a range of temperatures from 150°C to 550°C. Influence of annealing temperature on coatings' structure and their structural and tribological properties was studied. Chemical composition using EDS, phase composition using XRD and Raman Shifts Spectrometry as well as tribological properties by means of 'pin-on-disc' test were investigated. Adhesion quality of the coatings to the steel substrates was also studied by Daimler-Benz test. Coatings have very good tribological properties like low coefficient of friction (0.12) and high resistance to wear in temperatures above 300°C and can be applied as low friction coatings for friction couples working in high temperatures.

4

Niskotarciowe powłoki MoS2(Ti, W) osadzane metodą magnetronową na azotowanej i azotonasiarczanej stali szybkotnącej Vanadis 23

Pawlak W., Atraszkiewicz R., Nolbrzak P., Wendler B.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 4

1157-1161

PL

Technologie duplexowe są obecnie jednym z głównych nurtów rozwoju inżynierii materiałowej. Praca ukazuje możliwości znacznego ograniczenia tarcia i zużycia uszlachetnionych przez azotowanie oraz azotonasiarczanie stali szybkotnącej przez dodatkowe pokrycie powierzchni niskotarciową powłoką na bazie dwusiarczku molibdenu. Powłoki na bazie MoS2 z dodatkiem tytanu i wolframu osadzono na podłożach ze spiekanej stali szybkotnącej Vanadis 23, wykorzystując rozpylanie magnetronowe. Głównym celem badań było zmniejszenie współczynnika tarcia oraz zużycia azotowanych i azotonasiarczanych stali szybkotnących w warunkach tarcia suchego. Dla porównania powłoki osadzono również na podłożach nieazotowanych. Wykonano badania morfologii powierzchni, składu chemicznego oraz fazowego, mikrotwardości, adhezji powłoki do stalowego podłoża oraz przeprowadzono próby tarcia suchego w układzie pin-on-disc. Dla podłoży azotowanych i azotonasiarczanych wykonano do- datkowo profile mikrotwardości na przekroju poprzecznym. Porównano zachowanie się powłoki w warunkach tarcia suchego na podłożu obrobionym cieplnie, azotowanym próżniowo oraz azotonasiarczanym. Dzięki zastosowaniu powłoki niskotarciowej MoS2(Ti, W) osiągnięto obniżenie wspołczynnika tarcia suchego do wartości poniżej 0,1.

EN

Duplex technology is nowadays one of main streams of development of surface science and engineering. The work emerge the possibilities of considerable limitation of dry friction and wear of nitrided and sulfonitrided high speed steel due to additional low friction coating deposition. The MoS2-based coatings with titanium and tungsten admixture were deposited by means of magnetron sputtering onto Vanadis 23 HSS steel. The coatings were deposited also onto non-nitrided substrates. Main aim of the work was to perform dry friction tests in 'pin-on disc' geometry in order to find out if nitriding or sulfonitriding of high speed steel can improve good lubricating properties of MoS2(Ti, W) low friction coatings. Other investigations, such as, for example, coatings surface morphology, chemical and phase composition, microhardness, coatings' adhesion to the steel substrates have been performed as well. Moreover, for nitrided and sulfonitrided steel substrates microhardness distribution in a cross-section have been made. Dry wear and friction coefficients were determined and compared for substrates in different state of treatment (nitrided, sulfonitrided and non-nitrided) with and without the MoS2(Ti, W) low friction coatings. As a result, a significant decrease of wear coefficient during dry friction was achieved. Also, dry friction coefficient was lowered to a value below 0.1.

5

Charakterystyki tribologiczne cienkich powłok niskotarciowych typu DLC i MoS2 w warunkach tarcia suchego.

Michalczewski R.

Zagadnienia Eksploatacji Maszyn

|

2006

|

Vol. 41, nr 2

117-131

PL

Niski współczynnik tarcia oraz wysoka odporność na zużycie są cechami, dla których cienkie powłoki niskotarciowe uzyskiwane technikami PVD/CVD są obecnie przedmiotem licznych badań nad ich zastosowaniem do zwiększenia trwałości wysokoobciążonych elementów maszyn, np. kół zębatych i łożysk tocznych. W pracy zaprezentowano charakterystyki tarciowe i zużyciowe wybranych powłok DLC (typu a-C:H:W, a-C:Cr i a-C:H) oraz zawierających dwusiarczek molibdenu (typu MoS2 i MoS2/Me). Badaniom poddano powłoki handlowe WC/C, Graphit-iC, Dymon-iC oraz Movic i MoST. Wszystkie powłoki osadzono na stali WCL. Badania tribologiczne zostały przeprowadzone w warunkach tarcia suchego w pomieszczeniu klimatyzowanym (wilgotność względna 50%, w temperaturze 23 stopnie Celsjusza) za pomocą urządzenia typu kula-tarcza (T-10). Jako przeciwpróbki zastosowano kulkę ceramiczną (Al2O3) o wysokiej odporności na zużycie oraz kulkę ze stali łożyskowej (ŁH15). Ślady tarcia analizowano technikami SEM, EDS i AFM. W skojarzeniach z kulką ceramiczną dla wszystkich badanych powłok uzyskano współczynniki tarcia poniżej 0,12 - najmniejszą wartość dla powłoki typu Dymon-iC, najwyższą dla powłoki Movic. Zużycie powłok zawierających dwusiarczek molibdenu było wielokrotnie większe niż powłok DLC, aczkolwiek mniejsze niż dla elementu bez powłoki. W skojarzeniu z kulką stalową najmniejszy współczynnik tarcia i najmniejsze zużycie obu elementów uzyskano dla powłoki Dymon-iC. Podobnie jak w testach z kulką ceramiczną powłoki zawierające dwusiarczek molibdenu charakteryzowały się większym zużyciem niż powłoki DLC. Zaobserwowano, że bardzo korzystne właściwości tribologiczne powłok DLC związane są prawdopodobnie z efektem grafityzacji i utleniania. Obserwacje AFM wskazują, że dla powłok DLC o dużej twardości (Graphit-iC) nie następuje dotarcie powierzchni, co w następstwie powoduje znaczne zużycie współpracującego elementu stalowego. Stwierdzono także, że w skojarzeniach z powłokami zawierającymi MoS2 niski współczynnik tarcia wynika z wprowadzenia w strefę tarcia dwusiarczku molibdenu, który pełnił funkcję smaru stałego. Przeprowadzone badania wskazują, że powłoki DLC w warunkach tarcia suchego mają korzystniejsze charakterystyki tribologiczne niż powłoki bazowane na MoS2. Spośród powłok węglowych najkorzystniejsze charakterystyki tribologiczne uzyskano dla uwodornionych powłok DLC domieszkowanych metalami (Dymon-iC i WC/C).

EN

A low friction coefficient and high resistance to wear are features that low friction coatings deposited by PVD/CVD method are predominat candidates for improving performance of heavy-loaded machine components like gears and rolling bearings. The paper presents wear and friction characteristics for various DLC coatings (a-C:H:W, a-C:Cr, and a-C:H) and containing molybdenum disulfide (MoS2 and MoS2/Me). The tests were performed employing commercially available coatings denoted as: WC/C, Graphit-iC, Dymon-iC, Movic, MoST respectively. The coatings were deposited on WCL steel. The tribological tests employing ball-on-disk tribosystem were performed in dry friction conditions in air conditioned room (RH 50%, 23 degrees centigrade). The balls were made of alumina (Al2O3) and of bearing steel (100Cr6). The wear scar and track were observed using optical and electron microscopy as well as atomic force microscopy. The wear debris was analysed using X-ray analysis. In all tests of alumina ball - low friction coating the friction coefficient did not exceed 0,12. The lowest value was obtained for Dymon-iC coating. The wear of coating containing molybdenum disulfide was several time bigger than for DLC coatings, but was also less than for uncoated disk. When steel balls were used, the lowest friction coefficient and wear rate were obtained for Dymon-iC coating. Similarly, like in tests with alumina ball, the wear for molybdenum disulphide coating was several times bigger than for DLC coatings. It was observed that the beneficial friction and wear characteristics of DLC coatings resulted probably from graphitisation and oxidation processes. Furthermore it was stated that too high hardness of DLC coatings stimulates a high friction and an intensive wear of steel ball. In case of MoS2 coatings the low friction coefficient results from the presence of molybdenum disulphide in the contact zone. The performed tests indicate that hydrogenated metal doped DLC coatings (Dymon-iC and WC/C coatings) are the best candidates for application for heavy-loaded machine components.

6

Low friction coatings for rubber

Bieliński D.

Tribologia

|

2000

|

nr 1

63-75

PL

Zaprezentowano kompozycję oraz przedyskutowano efektywność tribologiczną niskociernych pokryć powierzchni wyrobów gumowych wykonanych z kauczuków: etylenowo-propylenowo-dienowego (EPDM) i chloroprenowego (CR). Modyfikacja polega na utworzeniu warstwy powierzchniowej bogatej w stały środek smarny (grafit lub MoS2). Rolę czynnika wiążącego cząsteczki smaru stałego oraz zapewniającego należytą adhezję do podłoża spełnia latex bądź wodna dyspersja polimeru zbliżonego budową chemiczną do kauczuku, którego powierzchnia ma być przedmiotem modyfikacji. Przedstawiono dwa podejścia. Latex lub dyspersja elastomerowa są albo pozostawione na powierzchni gumy do momentu skoagulowania, albo poddawane sieciowaniu w podwyższonej temperaturze. Obydwie metody modyfikacji przynoszą wymierny efekt tribologiczny, przejawiający się znacznym obniżeniem współczynnika tarcia i zużycia ściernego materiału. Efekt modyfikacji jest najprawdopodnie związany z powstaniem szczególnej morfologii warstwy wierzchniej (pokrycia), sprzyjającej znacznej redukcji deformacyjnej składowej siły tarcia. Przedstawioną metodę można stosować do modyfikacji powierzchni gotowych wyrobów gumowych pracujących w ruchowych węzłach tarcia, np. uszczelnienia, w warunkach tarcia "suchego" doprowadzajac nawet do całkowitego wyeliminowania ciągłego smarowania węzła tarcia.

EN

Low friction coatings for ethylene-propylene -diene (EPDM) and chloroprene (CR) rubbers are presented and their tribological effectiveness discussed. Modifications are based on production of the surface layer riched with a solid lubricant (graphite or MoS2). This is performed by application of latexes or water dispersions of polymers similar to the base rubber, playing the role of bonding agents.Two different approaches are presented. Latex or dispersion is either left on the rubber surface to coagulate or cured at elevated temperature. Both ways showed to be tribologically effective, significantly lowering the coefficient of friction and wear of the material.The effect is likely to be associated with a special morphology of coatings, facilitating reduction of hysteretical component of friction. The surface treatment can be applied to modification of rubber goods in order to improve their tribological performance when working under "dry" friction conditions, even leading to eliminate permanent lubrication of the friction pair.