Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Structure and properties of multi component (Ti-Zr-Cr-Nb)N coatings obtained by vacuum-arc deposition

Yeskermessov D. K., Plotnikov S. V., Yerdybaeva N. K.

Tribologia

|

2016

|

nr 6

205--218

EN

Investigated multicomponent coating nitride (Ti-Zr-Cr-Nb)N in this study were obtained using a well-developed technique of vacuum-arc deposition. Theoretical and experimental studies show that the chemical composition, microstructure, and mechanical properties of coatings are based closely on deposition parameters (the working gas pressure and bias potential on the substrate). The microstructure and mechanical properties (Ti-Zr-Cr-Nb)N coatings were investigated using a scanning electron microscope (SEM) equipped with energy dispersive microanalysis prefix and X-ray diffraction (XRD). Phase analysis of nitride coatings (Zr-Ti-Cr-Nb)N indicates a TiN phase, NbTiN2, ZrTiNb, ZrNb, TiCr and α-Ti. The coatings thickness reached 6.8 µm and their maximum of hardness was H = 43,7GPa. Tribological (test “ball-on-disc”) and mechanical (scratch test) properties of multi-coating were studied. The experimental results obtained by studying multicomponent coatings (Ti-Zr-Cr-Nb)N are promising and can be used as protective coatings for cutting tools and structural materials.

PL

W opracowaniu przedstawiono wyniki badań wieloskładnikowych powłok ceramicznych (Ti-Zr-Cr-Nb)N, wytworzonych z wykorzystaniem metody łukowo-próżniowej. Badania teoretyczne i doświadczalne wykazują, że skład chemiczny, mikrostruktura oraz właściwości mechaniczne powłok związane są ściśle z parametrami osadzania (ciśnienia roboczego gazu i potencjału polaryzacji na podłożu). Mikrostruktury powłok badano za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) wyposażonego w przystawki do mikroanalizy dyspersji energii i dyfrakcji rentgenowskiej (XRD). Przeprowadzona analiza fazowa powłok (Ti-Zr-Cr-Nb)N wykazała występowanie faz TiN, NbTiN2, ZrTiNb, ZrNb, TiCr oraz α-Ti. Zmierzona grubość powłok osiągała wartość 6,8 µm natomiast największa ich twardość H = 43,7GPa. Badane były również właściwości tribologiczne powłok (metoda ball-on-disc) i mechaniczne (test zarysowania). Wyniki przeprowadzonych analiz wieloskładnikowych powłok ceramicznych (Ti-Zr-Cr-Nb)N są bardzo obiecujące i wykazują, że mogą być one stosowane jako powłoki ochronne dla narzędzi skrawających oraz w materiałach strukturalnych.

2

Optimizing deposition parameters of AlCrTiN coatings for improving the wear resistance at elevated temperatures

Bujak J.

Tribologia

|

2015

|

nr 6

19--32

EN

This article presents the investigation performed to develop process parameters to produce AlCrTiN coatings with improved mechanical properties and the best wear resistance using the cathodic arc evaporation technique. The chemical composition of targets, nitrogen pressure, arc current, and bias voltage with three levels of values were selected as important parameters of deposition that determine the mechanical and tribological properties of the AlCrTiN coatings. The Taguchi method was applied to study the impact of deposition process parameters on the coatings properties and for their optimization. Based on the statistical analyse, the most effective deposition parameters and optimum deposition conditions to obtain the best tribological behaviour were determined. The results showed, from among investigated parameters of deposition process, that the targeted chemical compositions, bias voltage, and nitrogen pressure have a significant effect on the mechanical properties and tribological behaviour of AlCrTiN coatings. It was also found that, to achieve both good mechanical properties and the best wear resistance of the AlCrTiN coatings, the deposition process by cathodic-arc technique should be carried out as follows: by using targets with composition Al70%Cr15%Ti15% and a negative bias voltage of 150 V, an arc current of 55 A, and a nitrogen pressure of 2.0 Pa.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań nad opracowaniem optymalnych parametrów procesu wytwarzania powłok AlCrTiN metodą łukowo-próżniową, o podwyższonych właściwościach mechanicznych i wysokiej odporności na zużycie ścierne. Na podstawie analizy literaturowej wybrano cztery parametry procesu osadzania istotnie wpływające na właściwości mechaniczne i tribologiczne powłok, a mianowicie: skład chemiczny targetów, ciśnienie azotu, prąd łuku i napięcie polaryzacji podłoży z trzema poziomami wartości. Do badania oddziaływania parametrów procesu łukowopróżniowego na właściwości powłok oraz przeprowadzenia optymalizacji ich wartości dla uzyskania wzrostu odporności powłok na zużycie, wykorzystano metodę Taguchi’ego. Przy pomocy metod analizy statystycznej określono najbardziej efektywne parametry procesu i optymalne warunki wytwarzania powłok o najwyższej odporności na zużycie ścierne. Wyniki wskazały, że spośród badanych parametrów procesu osadzania istotny wpływ na właściwości mechaniczne i tribologiczne powłok AlCrTiN przede wszystkim wywierają: skład chemiczny targetów, napięcie polaryzacji oraz ciśnienia azotu. Stwierdzono również, że aby osiągnąć zarówno dobre właściwości mechaniczne, jak i najlepszą odporność na ścieranie powłoki AlCrTiN, proces jej osadzania, z zastosowaniem techniki katodowego niskociśnieniowego wyładowania łukowego, powinien być przeprowadzany w następujący sposób: przy wykorzystaniu targetów Al70% Cr15% Ti15% i zastosowaniu ujemnego napięcia polaryzacji 150 V, prądu łuku o natężeniu 55 oraz ciśnienia azotu 2,0 Pa.

3

Badania wysokotemperaturowej odporności na zużycie ścierne wielowarstwowych powłok AlCrTiN osadzanych metodą łukowo-próżniową

Bujak J., Słomka Z.

Tribologia

|

2012

|

nr 6

37--49

PL

W pracy zaprezentowano wyniki badań właściwości wielowarstwowych powłok AlCrTiN osadzonych metodą łukowo-próżniową na podłożach ze stali narzędziowej do pracy na gorąco W320. Na podstawie wykonanych prac badawczych określono wpływ budowy strukturalnej wielowarstwowych powłok: Cr/CrN/AlCrN/AlCrTiN i Ti/TiN/AlTiN/AlCrTiN na właściwości mechaniczne i wysokotemperaturową odporność na zużycie ścierne. Wyniki przeprowadzonych testów tribologicznych w warunkach tarcia suchego wykazały podwyższoną odporność na zużycie ścierne w temperaturze 500°C powłoki Cr/CrN/AlCrN/AlCrTiN w porównaniu powłoką Ti/TiN/AlTiN/AlCrTiN. W wyniku wykonanej analizy stwierdzono, iż dobre właściwości przeciwzużyciowe tej powłoki spowodowane są obniżonym poziomem naprężeń oraz podwyższoną opornością na kruche pękanie jej warstw składowych CrN I (Al,Cr)N, użytych do wytworzenia wewnętrznej strefy przejściowej pomiędzy warstwą adhezyjną Cr, a zewnętrzną warstwą funkcjonalną AlCrTiN.

EN

The properties of the AlCrTiN multilayer coatings deposited in the cathodic vacuum arc PVD process on the W 320 hot working tool steel are presented in the paper. An influence of the structure of the multilayer Cr/CrN/AlCrN/AlCrTiN and Ti/TiN/AlTiN/AlCrTiN coatings on their mechanical properties and high-temperature resistance to abrasive wear has been determined. The results of the tribological tests carried out in dry friction show that the Cr/CrN/AlCrN/AlCrTiN coating exhibits an improved resistance to abrasive wear at the temperature of 500ºC, which is better than the Ti/TiN/AlTiN/AlCrTiN coating. It has been proved that it can be attributed to the lower residual stresses and higher toughness of the CrN and AlCrN layers in the Cr/CrN/AlCrN/AlCrTiN coating than the respective ones (TiN and AlTiN) in the Ti/TiN/AlTiN/AlCrTiN coating. The CrN and AlCrN layers constitute an internal transition zone between the Cr adhesion layer and the outer AlCrTiN functional layer in the Cr/CrN/AlCrN/AlCrTiN multilayer coatings.