Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Effect of hBN on Wear of AlCrN-Coated Spark Plasma - Sintered TiB2/Ti Composites at Temperatures up to 900°C

Łuszcz Maciej, Michalczewski Remigiusz, Kalbarczyk Marek, Osuch-Słomka Edyta, Molenda Jarosław, Liu Le, Antonov Maksim, Hussainova Irina

Tribologia

|

2022

|

nr 1

43--55

EN

In this work, hexagonal boron nitride powder was used for the lubrication of an interface of TiB2/Ti composite protected by an AlCrN coating and a ceramic Si3N4 ball. The wear behaviour of this tribo-pair in an oscillating motion was studied with an SRV tribotester at the temperature range from room temperature to 900 °C. The action of hexagonal boron nitride as a solid lubricant was analysed with the use of a 3D microscopy and energy-dispersive spectroscopy. The test results confirmed that under high-temperature conditions, the use of hexagonal boron nitride as a solid lubricant does not increase the wear resistance of the TiB2/Ti composite. The use of the AlCrN coating significantly reduces wear at the temperature up to 600 °C only, while the combined use of the AlCrN coating and hBN lubrication provides effective protection against wear even at the temperature up to 900 °C. Therefore, the synergy of the anti-wear action of the coating and the solid lubricant was proved.

PL

W niniejszej pracy wykorzystano heksagonalny azotek boru (hBN) jako smarującą międzywarstwę między podłożem kompozytowym z TiB2/Ti chronionym powłoką AlCrN a przeciwpróbką – kulką ceramiczną wykonaną z Si3N4. Testy tribologiczne wykonano z zastosowaniem stanowiska SRV. Zbadano zużycie ścierne w ruchu oscylacyjnym w zakresie od temperatury pokojowej do 900°C. Rola hBN jako stałego środka smarowego została zbadana z wykorzystaniem mikroskopii 3D oraz spektroskopii rentgenowskiej z dyspersją energii. Wyniki przeprowadzonych badań potwierdziły, że w warunkach wysokich temperatur zastosowanie heksagonalnego azotku boru pełniącego funkcję smaru stałego nie powoduje zwiększenie odporności na zużycie kompozytu TiB2/Ti. Zastosowanie powłoki AlCrN powoduje znaczącą redukcję zużycia jedynie do temperatury 600°C, podczas gdy łączne zastosowanie powłoki AlCrN i smarowania hBN stanowi skuteczną ochronę przed zużyciem nawet do 900°C. Wykazano zatem synergię przeciwzużyciowego działania powłoki i smaru stałego.

2

Wpływ materiału płytki narzędziowej na chropowatość frezowanej powierzchni elementu wielkogabarytowego

Styp-Rekowski M., Matuszewski M., Oborski I. L., Bromberek F., Wegrzyniak T.

Obróbka Metalu

|

2017

|

nr 1

11--14

PL

W artykule przedstawiono rezultaty wstępnych badań, których celem było sformułowanie wytycznych niezbędnych do opracowania procesu technologicznego obróbki frezowaniem elementów o dużych gabarytach. W prezentowanych badaniach analizowano wpływ stanu ostrza (z powłoką lub bez niej) na zmiany chropowatości (parametr Ra) wzdłuż długości obrabianej powierzchni. Stwierdzono, że do tego aby uzyskać możliwie małe zmiany należy obróbkę realizować w dwóch etapach.

EN

In this paper there were presented results of initial investigations, which aim was formulation of guidelines, necessary to work out the manufacturing process of large-size element milling. In presented investigations influence of tool plate material (with or without cover) on machining surface roughness changes along its length. It seems that in order to obtain possible small roughness changes, machining ought to realize in two phases: first – shaping milling and next – finishing.

3

Charakterystyka właściwości mechanicznych powłoki azotku tytanu na stopie aluminium z wykorzystaniem próby zarysowania i zgładów sferycznych

Betiuk M., Tacikowski M., Kobus P., Kulikowski K., Smolik J.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 3

148--152

PL

Ze względu na małą gęstość i inne korzystne właściwości oraz relatywnie przystępną cenę stopy aluminium są szeroko stosowane w różnorodnych obszarach w technice, umożliwiając znaczną redukcję masy wyrobów. Słabe właściwości powierzchniowe, w tym w zwłaszcza mała twardość i odporność na zużycie przez tarcie, stanowią ograniczenie dla ich jeszcze szerszego wykorzystania. W świetle wyników badań własnych i danych literaturowych wytwarzanie na stopach aluminium metodami PVD warstw powierzchniowych azotków umożliwiających ich wykorzystanie w warunkach zwiększonych narażeń mechanicznych, w tym zwłaszcza tribologicznych, wydaje się jednym z perspektywicznych rozwiązań Niewątpliwym ograniczeniem rzutującym na zachowania mechaniczne powłok azotków na stopach aluminium pod obciążeniem, zwłaszcza ich przyczepność, jest specyfika układu twarda powłoka PVD–miękkie podłoże, które cechuje duża, skokowa zmiana właściwości oraz adhezyjny charakter połączenia z podłożem. W pracy podjęto badania dwóch układów powłok azotku tytanu typu TiN na wybranych stopach aluminium do utwardzania wydzieleniowego z grupy durali. W badaniach analizowano system arologiczny stop Al–podwarstwa typu TiN-Ti (w tym w aspekcie wpływu obróbki cieplnej)–TiN oraz stop Al–podwarstwa typu TiN-Ti-Al–TiN. Przedmiotem badań była próba zaawansowanej charakterystyki metodą Recatest zachowań układu powłoka azotku tytanu–podłoże ze stopu aluminium na podstawie próby zarysowania. Istotą tej metody jest analiza precyzyjnych zgładów sferycznych wykonanych w różnych miejscach rysy. Przeprowadzone analizy badanych układów powłok na wybranych stopach aluminium wykazały przydatność metody Recatest do wizualizacji subtelnych zachowań układu twarda powłoka–plastyczne podłoże w warunkach próby zarysowania, ujawniając przy tym różnice przebiegu zarysowania poszczególnych wariantów powierzchniowych warstw azotku tytanu na stopach aluminium. Badania wykazały relatywnie dobrą plastyczność powłok azotku tytanu oraz korzystny wpływ obróbki cieplnej i pośredniej powłoki aluminium na przyczepność powłok do podłoża, a w konsekwencji spójność układu twardy azotek–plastyczne podłoże w warunkach zarysowania.

EN

Owing to low density and other advantageous properties and relatively affordable price the aluminium alloys are widely used in many sectors of science and industry, allowing for significant weight reduction of products. However, their relatively poor surface properties, including low hardness and poor resistance to friction wear significantly limit the variety of their applications. In the light of own research results and the literature data, covering of aluminium alloy surfaces with nitride coatings deposited using PVD methods seems to be one of promising solutions, as such surfaces allow using parts in the conditions of increased mechanical stresses, particularly the tribological ones. However, the unquestionable limitation which affect the mechanical behaviour of nitride coatings on aluminium alloys under load, particularly the adhesion, comes from the specific features of hard PVD coating–soft substrate system which is characterized by considerable, sudden change of properties and adhesive nature of connection with the substrate. The paper presents examinations of two systems of titanium nitride coatings on selected aluminium alloys from the duralumin group, designed for precipitation hardening. The areological system of Al alloy–TiN-Ti type sublayer (including the aspect of heat treatment)–TiN layer and the system of Al alloy–TiN-Ti-Al type sublayer–TiN layer were examined. The purpose of examinations was to obtain the advanced characteristics of the TiN coating–aluminium alloy substrate system behaviour using the Recatest method based on the scratch test. The essence of this method is the analysis of precise spherical microsections made in different points within the scratch area. The examinations of coating systems on selected aluminium alloys proved that the Recatest method is usable for visualisation of subtle behaviour of hard coating–plastic substrate systems during scratch test and for simultaneous revealing of differences in scratching of various versions of titanium nitride layers deposited on aluminium alloys. Among other things, the examinations demonstrated the relatively good plasticity of titanium nitride coatings and favourable influence of heat treatment and aluminium midlayer on the adhesion of coatings to the substrate and, in consequence, cohesion of the hard nitride–plastic substrate system in scratching conditions.

4

Powłoki na ostrza narzędzi z węglików spiekanych i stali szybkotnących

Czechowski K., Wronska I., Toboła D.

Mechanik

|

2014

|

R. 87, nr 8-9CD2

109—118

5

Wpływ powierzchniowych warstw azotku tytanu wytwarzanych metodami PVD na właściwości użytkowe stopów aluminium

Tacikowski M., Betiuk M., Czyżniewski A., Gronek S., Kobus P., Senatorski J., Smolik J., Wierzchoń T.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 5

411--415

PL

Barierą dla wykorzystania stopów aluminium w szeregu potencjalnych zastosowań są stosunkowo słabe własności powierzchniowe, w tym zwłaszcza mała odporność na zużycie przez tarcie. W celu poprawy właściwości powierzchniowych pracy badano efekty wykorzystania warstw azotku tytanu wytwarzanych metodami PVD na stopach aluminium z grupy durali. Wykazano, że osadzenie na stopie aluminium typu PA29 metodą odparowania w łuku powłok azotku tytanu typu TiN-Ti, znacząco podnosząc odporność na zużycie przez tarcie, skutkuje jednocześnie pogorszeniem odporności korozyjnej oraz zmniejszeniem twardości podłoża. Stwierdzono jednocześnie słabą przyczepność powłok. Wykazano, że właściwości te, w tym również w pewnym stopniu odporność korozyjną, można poprawić przez obróbkę cieplną stopu z powłoką azotku tytanu składającą się z przesycania i starzenia, która zwiększa twardość stopu i przekształca powłokę azotku tytanu w warstwę połączoną dyfuzyjnie z podłożem. Znacznie korzystniejszym, skutecznym rozwiązaniem w aspekcie jednoczesnej poprawy odporności korozyjnej i tribologicznej okazało się jednak rozwiązanie opracowane wcześniej w odniesieniu do stopów magnezu, polegające na wprowadzeniu do struktury powłoki azotku tytanu dodatkowej powłoki pośredniej – aluminium. Otrzymuje się wówczas powłokę złożoną typu TiN-Ti-Al uszczelnioną następnie metodą hydrotermiczną.

EN

Low surface properties and in particular poor wear resistance constitute a barrier for the use of aluminum alloys in the number of potential application. The effect of titanium nitride surface layers application in view of the surface properties improvement was investigated in the present work. It was demonstrated that the deposition of titanium nitride coatings on aluminum PA29 type alloy significantly increases its wear resistance but at the same time it decrease corrosion resistance and the hardness of the alloy. The coatings exhibits also relatively low adhesion. It was shown that those properties, including corrosion resistance may be improved by the heat treatment which consist in solution treatment with water quenching and further aging. The treatment increases hardness of the alloy and transforms coating in the layer diffusion bonded with the substrate. Much more efficient solution, in view of the simultaneous wear and corrosion resistance, appear to be a solution earlier developed for magnesium alloys, based on the use of an intermediate aluminum coating in the titanium nitride layer’s structure, resulting in composite coating of the type TiN-Ti-Al, combined with final sealing by hydrothermal treatment.

6

Mikrostruktura i właściwości dyfuzyjnych warstw na bazie chromu na stopie magnezu AZ91D

Pokorska I., Tacikowski M., Moskalow M., Wierzchoń T.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 6

540--543

PL

Stopy magnezu ze względu na małą gęstość i inne unikatowe właściwości cieszą się rosnącym zainteresowaniem w różnych dziedzinach współczesnej techniki. Barierą dla ich wykorzystania w różnych potencjalnych zastosowaniach są jednak słabe właściwości powierzchniowe magnezu takie jak niska twardość, odporność na zużycie przez tarcie, a zwłaszcza odporność na korozję. Stąd potrzeba poszukiwania odpowiednich rozwiązań inżynierii powierzchni. Jednym z perspektywicznych rozwiązań jest wytwarzanie na stopach magnezu dyfuzyjnych warstw azotków. Przedmiotem badań były warstwy na bazie chromu wytworzone na stopie typu AZ19D metodą hybrydową łączącą wytworzenie na stopie powłoki chromu z późniejszą jej obróbką cieplną. Otrzymane warstwy badano pod kątem mikrostruktury i właściwości w aspekcie przyczepności w próbie zarysowania, twardości Martensa, modułu sprężystości oraz odporności korozyjnej. Celem tych badań było w szczególności ujawnienie wpływu stref dyfuzyjnych pomiędzy warstwą a stopem AZ91D na końcowy efekt zmiany właściwości powierzchniowych stopu. W efekcie przeprowadzonych badań potwierdzono tworzenie się w wyniku obróbki cieplnej strefy dyfuzyjnej typu Al-Cr bogatej w aluminium, łączącej powłokę chromu z podłożem. Wykazano jej korzystny wpływ na odporność korozyjną i przyczepność warstw. Stwierdzono, że najlepsze efekty poprawy właściwości powierzchniowych uzyskuje się w wariancie obróbki hybrydowej wykorzystującej proces azotowania, w której na końcową zmianę właściwości składają się efekty działania strefy dyfuzyjnej wzmocnione zmianą właściwości powłoki chromu wywołaną jej naazotowaniem.

EN

Due to their low density and other unique properties, magnesium alloys meet with growing interest in various areas of technology. Their broad application, however, is hindered by their poor surface properties including low hardness, low frictional wear resistance, and, in particular, low corrosion resistance, creating a need for respective surface engineering solutions. A promising solution is to form diffusive nitride coatings on magnesium alloys. A chrome-based layer was produced on AZ19D alloy using a hybrid method which combined chromium coating deposition with subsequent heat treatment. The microstructure and properties of the layers were investigated in terms of scratch adhesion test, Martens hardness, elasticity and corrosion resistance. The purpose of the tests was in particular to investigate how diffusive zones between the layer and the AZ91D alloy would affect the resulting surface properties of the alloy. The tests confirmed the presence of an Al-Cr diffusive zone, formed as a result of heat treatment, which was rich in aluminium and bonded the chromium layer to the substrate. It was shown that it had a beneficial effect on corrosion resistance and layer adhesion. The most significant improvements of surface properties were achieved by applying an option of hybrid treatment which included nitriding. The effects of the diffusive zone were enhanced by a change in the properties of the chromium layer achieved by nitriding.

7

Characteristic features of fine-grained coatings deposited on magnesium alloys

Tański T., Dobrzański L. A., Rusz S., Matysiak W., Kraus M.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2014

|

Vol. 66, nr 1

13--20

EN

Purpose: This work presents the research results on the structure of gradient/monolithic coatings (Ti/Ti(C,N)/CrN, Cr/CrN/TiN) deposited onto the magnesium alloy substrate by cathodic arc evaporation method. Design/methodology/approach: The investigations were performed using scanning and transmission electron microscopy (with different image techniques) for the microstructure determination. The morphology was studied as well as the lattice parameters for the layer matrix and substrate phase identification using diffraction methods. Findings: A thin metallic layer (Ti and Cr) was deposited prior to deposition of gradient coatings to improve adhesion. It was found out that the microstructure of the PVD coatings deposited by the cathodic arc evaporation method is composed of fine crystallites and that their average size is in the range of 15-200 nm, depending on the coating type. SEM micrographs showed that the deposited coatings are characterized by compact structure without delamination or defects and they closely adhere to each other. Investigations confirm also that the Ti(C,N)/CrN and CrN/TiN coatings reveal a clearly visible transition zone between the gradient Ti(C,N) and CrN layers and the wear resistant CrN and TiN layers, obtained as a result of the separately applied metal vapour sources. Practical implications: Achieved coatings with good adhesion and without the disadvantage of delamination was made possible by cathodic arc evaporation method. Obtained properties of gradient/monolithic coatings (Ti/Ti(C,N)/CrN, Cr/CrN/TiN) deposited onto the magnesium alloy substrate and the study of them can contribute to development in a given group of materials used for different surface engineering processes. Originality/value: The original value of the work is that it applied the PVD method for a common material like magnesium alloy.

8

The impact of the colour of the surface on the results of measurements taken with the use of a triangular laser head

Zbrowski A.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2013

|

R. 89, nr 11

93-97

EN

The article presents the results of tests investigating the influence of the colour of the surface on the outcomes of measurements taken with the use of a triangular laser head. The differentiation of colours of the test samples was executed by the deposition of a protective-decorative layer in the PVD process. The application of the following layers: Al0,7Cr0,15Ti0,15N, CrN, TiN, a-C:H:N, and Al resulted in the procurement of a palette of five colours for 10 samples, in which each colour was deposited onto two surfaces with different roughness value (0.32 μm and 0.63 μm).

PL

W artykule zaprezentowano rezultaty badań dokumentujące wpływ koloru powierzchni odniesienia na wyniki pomiarów realizowanych z zastosowaniem laserowej głowicy triangulacyjnej. Różne kolory próbek zostały uzyskane poprzez naniesienie warstw ochronnych lub dekoracyjnych za pomocą metod PVD. Zastosowanie warstw Al0,7Cr0,15Ti0,15N, CrN, TiN, a-C:H:N, oraz Al umożliwiło uzyskanie pięciokolorowej palety 10 próbek, w której każdy kolor jest nałożony na dwie powierzchnie o rożnych wartościach chropowatości (0.32 μm oraz 0.63 μm).

9

Tribological behaviour of AISI 316L steel after deposition of Ti-Si-C/Ti-B coatings by dual beam IBAD method

Twardowska A., Rajchel B., Szutkowska M., Zimowski S.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 4

382--385

EN

In this work, the results of mechanical and tribological properties examinations of AISI 316L with bilayered Ti-Si-C/Ti-B coatings deposited by dual beam IBAD method are presented. Nanoindentation test was conducted on coated and uncoated steel substrates using Berkovich-type diamond indenter under the load of 5 mN and 10 mN. Hardness HIT and Young modulus E were calculated using Olivier and Pharr method [1]. Single-pass scratch-test in pin-on-disc conﬁguration and multipass, bidirectional friction-wear test in ball-on-disc conﬁguration were applied to reveal the deformation and wear of the coated samples under non-lubricated sliding conditions. Parameters of DB IBAD process allowed to fonn Ti-Si-C/Ti-B dense, flat (Ra 8 nm) and thin coatings. The thickness of the coating was 3001500 nm, the thickness of the single layer in Ti-Si-C/Ti-B coatings was 150+200 nm. Raman spectra of the coated substrates were recorded at room temperature with laser beam length of 532 nm, working in low and high resolution mode. Analysis of recorded spectra revealed that all deposited coatings were multiphase. There were the peaks in position characteristic for Ti3SiC2 and TiB2 indicating the presence of these phases. Friction coefﬁcient of deposited coating on steel substrates was low, in the range of 0. 12÷0.23. Coatings were well adherent to substrates: critical loads LC1 and LC2 were evaluated as 2 N and 7 N, respectively. The surfaces of coatings were examined in the area of produced indentations, scratch and wear tracks by light microscope and atomic force microscope.

PL

Przedstawiono wyniki badań właściwości mechanicznych i tribologicznych stali AISI 316L z powłoką Ti-Si-C/Ti-B nałożoną metodą dwuwiązkową IBAD. Na pokrytych i niepokrytych podłożach stalowych przeprowadzono testowi nanoindentacji przy użyciu diamentowego wgłębnika Berkovicha, pod obciążeniem 5 mN i 10 mN. Twardość HIT oraz moduł Younga E obliczono metodą Oliviera i Pharra [1]. Dla zbadania odkształcenia i zużycia w warunkach tarcia na sucho przeprowadzono próbę zarysowania powierzchni powłok (scratch-test) w układzie pin-on-disc oraz próbę zużycia w ruchu posuwisto-zwrotnym w konﬁguracji ball-on-disc. Parametry procesu dwuwiązkowego IBAD pozwoliły nałożyć gęste, gładkie (Ra 8 nm), cienkie powłoki typu Ti-Si-C/Ti-B. Grubość powłok wynosiła od 300 nm do 500 nm, grubość pojedynczej warstwy w powłoce - od 150 nm do 250 nm. Widma Ramana zarejestrowano z pokrytych podłoży w temperaturze pokojowej, stosując wiązkę światła laserowego o długości fali 532 nm, pracując w trybie niskiej i wysokiej rozdzielczości. Analiza zarejestrowanych widm wykazała, że wszystkie powłoki są wielofazowe. Występujące piki w pozycjach charakterystycznych dla Ti3SiC2 i TiB2 wskazały na obecność tych faz w powłokach. Współczynnik tarcia powierzchni stalowej z powłoką był niski: w zakresie 0,12÷0,23. Powłoki dobrze przylegały do podłoży: krytyczne obciążenie LC1 i LC2 wyniosły odpowiednio 2 N i 7 N. Powierzchnie powłok w obszarze pomiaru twardości, ścieżek zarysowania i zużycia zbadano przy użyciu mikroskopu świetlnego oraz mikroskopu sił atomowych.

10

Wytwarzanie nanoigieł z krzemku palladu

Kowalska E., Czerwosz E., Radomska J., Wronka H.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2012

|

Vol. 53, nr 8

34-38

PL

W pracy przedstawiamy dwustopniową metodę syntezy krzemku palladu w postaci nanoigieł. Nanoigły powstają podczas osadzania warstw węglowo-palladowych na podłożach krzemowych, przy wykorzystaniu technik PVD/ CVD. Nanoigły układu Pd-Si charakteryzowano metodami SEM, TEM, XRD oraz mikroanalizą rentgenowską EDX. Określono strukturę krystaliczną i budowę nanoigieł pod względem ich długości, średnicy przekroju poprzecznego oraz składu.

EN

In this paper we present two steps synthesis method of palladium silicide as nanoneedles. This type of nanoneedles is formed on silicon substrates using PVD/CVD technigues. Nanoneedles Pd-Si system were characterized by SEM, TEM, XRD as well as by microanalysis EDX. The crystallographic structure and the construction of nanoneedles in terms of their length, diameters and composition were determined.

11

Nowoczesne materiały o specjalnych właściwościach elektroprzewodzących wytwarzane metodami PVD

Kubsz I.

Przegląd Włókienniczy - Włókno, Odzież, Skóra

|

2011

|

nr 7-8

44-48

EN

The paper concerns the formation of Cu paths and microcontacts on polymeric substrates by the technique of magnetron sputtering. The electrical properties of the Cu layers formed basically depend on the topography of substrate surface, on which they are deposited and to a lesser extent on the type of polymer. The electroconductive layers obtained are resistant to washing and repeated bending.

12

Wpływ parametrów procesu na formowanie powłok z fazy S otrzymanych metodą PVD

Fryska S., Baranowska J., Suszko T.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 11

14-16

PL

Metodą PVD możliwe jest otrzymywanie w obniżonej temperaturze (< 500°C) powłok zbudowanych z fazy S. W prezentowanej pracy zbadano wpływ parametrów procesu reaktywnego napylania oraz rodzaju materiału podłoża na formowanie powłok z fazy S. Budowę fazową powłok określono przy pomocy dyfrakcji rentgenowskiej (XRD). Rozkład pierwiastków na przekroju powłoki oraz zawartość azotu określono odpowiednio na podstawie analizy GD OES i WDS. Przeprowadzone badania potwierdziły wpływ parametrów i rodzaju materiału podłoża na budowę fazową i chemiczną powłok. Ponadto przy osadzaniu powłok na stali zaobserwowano zachodzenie procesów dyfuzyjnych pomiędzy powłoką i podłożem nawet w temperaturze 250°C.

EN

The paper presents the results of investigations on the influence of deposition parameters on the formation of S-phase coatings by PVD method on various substrates. Phase composition was studied by means of X-ray diffraction (XRD). The distribution of elements in the coating and nitrogen content were determined by GD OES and WDS analysis respectively. Study confirmed the influence of parameters and different substrate materials on the formation of S-phase coatings. Moreover, it was observed that in case of the coatings deposited on stainless steel the diffusion process between coating and substrate was possible even at 250°C.

13

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.

14

The resistance of TiN coating to cavitation action

Krella A.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 5

1353-1357

EN

A series of cavitation erosion tests were carried out to investigate the resistance of the TiN coatings to cavitation action. The TiN coatings were deposited at various deposition parameters on austenitic stainless steel, X6CrNiTi18-10, and with various thickness by means of the cathodic arc evaporation method (ARC PVD). Investigations were performed in a cavitation tunnel with a slot cavitator. The estimated cavitation resistance parameters were the incubation period and the mass loss. The investigations show that hardness, Young's modulus, adhesion and coating thickness have an influence on coating endurance to cavitation degradation. The obtained parameter HźLC2/E.h1/2 shows very good fitting to date points (R2 = 0.97). With the increase of the new parameter the mass loss decreases indicating a continuous improvement in the cavitation erosion resistance.

PL

Przeprowadzono serię badań odporności kawitacyjnej powłok TiN wytworzonych metodą katodowego odparowania łukowego PVD (ARC PVD). Powłoki osadzane były na stal austenityczną X6CrNiTi18-10 przy zmiennych parametrach i zróżnicowanych grubościach. Badania przeprowadzono w tunelu kawitacyjnym ze szczelinowym wzbudnikiem kawitacji. Odporność kawitacyjną powłok TiN oceniano na podstawie długości okresu inkubacyjnego i całkowitych ubytków masy. Badania wykazały, że zarówno twardość, moduł Younga, adhezja, jak i grubość powłok TiN, ma wpływ na ich wytrzymałość na niszczenie kawitacyjne. Uzyskany parametr HźLC2/E.h1/2 wykazuje bardzo dobrą zgodność z danymi doświadczalnymi dla całkowi- tych ubytków masy (R2 = 0,97). Wraz ze wzrostem wartości tego parametru następuje stały spadek ubytków masy, świadczący o wzroście odporności kawitacyjnej badanych powłok.

15

Analysis of selected properties of PVD films

Zdravecka E., Briancin J., Fecsu S.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2008

|

z. 73 [253]

305-310

EN

Thin ceramic coatings deposited on the surface of tools and machine parts by PVD methods improve considerably their tribological properties. These hard brittle coatings can be damaged rapidly if a plastic deformation initiates in the substrate near the coating-substrate interface when subject to a relatively high intensity loading. The load bearing capacity of the coating-substrate system increases with improved substrate properties. The typical duplex processinvolves thermo-chemical treatment and the PVD coating treatment of steels. Tested duplex treated low-alloy steels were pulse plasma nitrided and then coated by CrN. The fretting tests showed the high wear resistance of duplex treated steel.

16

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.

17

Zużycie oraz zachowania tribologiczne powłok Tin wytworzonych metodą PVD na podłożach ze stali HS6-5-2

Pancielejko M.

Inżynieria Materiałowa

|

2008

|

Vol. 29, nr 6

714-718

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań tribologicznych powłok węgloazotku tytanu oraz podłoży ze stali szybkotnącej HS6-5-2, na których powłoki były wytworzone. Powłoki TiCN wytworzono jedną z metod PVD - katodowym odparowaniem łukowym, w atmosferze gazów reaktywnych azotu i acetylenu, gdzie udział azotu określano współczynnikiem ?. Powłoki wykazywały mikrotwardość 20÷30 GPa oraz dobrą adhezję do podłoży 50÷70 N, scharakteryzowaną za pomocą siły krytycznej w metodzie rysy. Do testów zużycia zastosowano tribotester wg metody kulka-tarcza. Stosowano 4 rodzaje przeciwpróbek: ceramiczne Al2O3 i Si3N4, ze stali łożyskowej 100Cr6 oraz z żeliwa szarego EN-GJL-250. Zarejestrowano współczynnik tarcia suchego podczas testu oraz wyznaczono wskaźniki zużycia powłok Kw i przeciwpróbek Kk. Najwyższe wartości współczynnika tarcia zarejestrowano podczas testów zużycia podłoża ze stali szybkotnącej HS6-5-2 oraz dla powłok TiN. Podczas badania zużycia powłok TiCN, z małym udziałem azotu (? = 12,5%), zmierzono najniższe wartości wskaźników zużycia Kw i Kk, co miało związek z najniższymi wartościami współczynnika tarcia suchego. Stwierdzono, że ze wzrostem zawartości azotu w powłokach zwiększa się zużycie ścierne powłok i przeciwpróbek. Ślady wytarcia powłok i morfologię zużycia przeciwpróbek po badaniach zużycia obserwowano w elektronowym mikroskopie skaningowym. Dla zobrazowania charakteru i zasięgu zużycia powłok wykonano trójwymiarowe profilogramy 3D śladu wytarcia na profilografometrze skanującym. Badania składu chemicznego EDS, przeprowadzone w poprzek śladów tarcia, po testach zużycia, pozwoliły na analizę mechanizmów zużycia. Zużycie adhezyjne, związane z przemieszczaniem materiału w węźle tarcia, zachodziło pomiędzy próbkami z powłokami TiCN a przeciwpróbkami ze stali 100Cr6 i żeliwa EN-GJL-250. Wykazano, że oprócz zużycia ściernego i adhezyjnego zachodzi również utlenianie, świadczące o zużyciu chemicznym w strefie kontaktu tarciowego. Najintensywniejsze utlenianie zachodziło przy zastosowaniu przeciwpróbek ceramicznych Al2O3 i Si3N4.

EN

The article includes the results of tribological tests on titanium carbonitride films and substrates of HS6-5-2 high speed steel, on which the films were deposited. TiCN films being tested were deposited using one of PVD methods - Cathodic Arc Plasma Deposition under reactive gases nitrogen and acetylene, where the nitrogen fraction was determined using an ? coefficient. The coatings were marked by high microhardness 20÷30 GPa and good adhesion to substrates, determined by the scratch method, critical load was 50÷70 N. Wear tests were carried using a ball-on-disk tribotester on four types of counter-specimens: ceramic Al2O3 and Si3N4, bearing steel 100Cr6 and grey cast iron EN-GJL-250. The dry friction coefficient and wear rate coefficient of coatings Kw and counter-specimens Kk were determined. The highest values of friction coefficient were recorded during the wear tests on substrates of HS6-5-2 high speed steel and TiN films. While testing the wear of TiCN films (? = 12.5%), the lowest values of the wear rate coefficient Kw and the counter-specimen wear rate coefficient Kk were obtained, which was linked with the lowest values of a dry friction coefficient. It was found that the nitrogen content in films increases as the abrasive wear of films and counter-specimen was increasing. The coated specimens worn while testing were subject to linear analyses of chemical composition crosswise the worn groove profile by the EDS metod and observed using scanning electron microscope and 3D profilograph. Examinations of chemical composition (EDS) made across the worn groove profiles after wear tests allowed an analysis of wear mechanisms to be carried out. Significant adhesion wear, linked with dislocation of material, occurred In case of the counter-specimens of 100Cr6 steel and EN-GJL-250 cast-iron. The most intensive wear of ceramic counter-specimens related with oxidation was proceeding when Al2O3 and Si3N4, ceramic counter-specimens were applied.

18

Powłoki PVD przeznaczone na narzędzia do obróbki plastycznej ze stali szybkotnących

Czechowski K., Pofelska-Filip I., Królicka B.

Inżynieria Powierzchni

|

2006

|

nr 2

77-82

PL

Przedstawiono możliwości poprawy właściwości użytkowych narzędzi do obróbki plastycznej poprzez nanoszenie powłok PVD odpornych na zużycie. Omówiono zagadnienie wpływu materiału podłoża i jego stanu na trwałość powlekanych narzędzi i jakość wyrobu końcowego, jak również problem doboru rodzaju powłoki w zależności od materiału obrabianego i typu procesu technologicznego. Przedstawiono najnowsze trendy światowe w dziedzinie powlekania narzędzi do obróbki plastycznej. Zamieszczono wyniki przeprowadzonych w Instytucie wstępnych doświadczeń oraz planowane kierunki dalszych działań w tym zakresie.

EN

Possibilities of improvement of functional properties of metal forming tools by the deposition of wear resistant PVD coatings are presented. Effect of substrate material and its state on the life of coated tools and final product quality is discussed, as well as questions of proper selection of coating type depending on the work-piece material and type of technological process. Recent global trends in the coating of metal forming tools are presented. The results of some initial experimental works performed at the Institute are given and future intended activities in this area mentioned.

19

Kształtowanie właściwości użytkowych płytek skrawających z ceramiki tlenkowo-węglikowej za pomocą nanostrukturalnych powłok naniesionych metodą PVD

Czechowski K., Pofelska-Filip I., Szlosek P., Królicka B., Wszołek J.

Inżynieria Materiałowa

|

2006

|

Vol. 27, nr 5

913-916

PL

Zamieszczono wyniki badań powłok azotkowych nanoszonych łukowo-plazmową metodą PVD na płytki skrawające z ceramiki tlenkowo-węglikowej w Instytucie Zaawansowanych Technologii Wytwarzania w Krakowie. Stosowane były powłoki na bazie azotków różnych metali, takich jak np. aluminium, tytan i cyrkon. Przedstawiono struktury ww. powłok, z uwzględnieniem ich wielowarstwowej budowy w skali mikro i nano oraz omówiono ich właściwości geometryczne i fizyczne; struktury badano za pomocą elektronowego mikroskopu skaningowego. Z uwagi na to, że płytki ceramiczne będące przedmiotem badań wykonywane są w Instytucie z przeznaczeniem do konkretnych zastosowań przemysłowych, w szczególności dokonano analizy wpływu nanostrukturalnych powłok na zużywanie się ostrzy płytek i gładkość powierzchni obrobionej. Próby trwałościowe prowadzono w warunkach obróbki toczeniem stali narzędziowej stopowej do pracy na zimno o podwyższonej twardości. Stwierdzono korzystny wpływ nanostrukturalnych powłok na trwałość ostrzy ww. płytek ceramicznych. Na podstawie analizy wyników badań wykazano możliwości kształtowania właściwości użytkowych płytek skrawających z ceramiki mieszanej za pomocą nanostrukturalnych przeciwzużyciowych powłok PVD.

EN

The results reported are on selected nitride coatings deposited by the arc-plasma PVD method on oxide-carbide ceramic cutting inserts at the Institute of Advanced Manufacturing Technology in Kraków. The deposited coatings were based on nitrides of some metals, such as e.g.: aluminum, titanium and zirconium. The coatings were examined using the scanning electron microscope; their structures are presented and the multilayer architecture in micro and nano-scale is revealed. The coatings physical properties and geometrical features are described. The ceramic inserts, which are the subject of investigations, are made at the Institute and designed for specific industrial applications; because of that a special emphasis was put on the analysis of the influence of nanostructural coatings on the ceramic inserts cutting edges wears and on the workpiece surface finish. The tool lives tests were performed in the conditions of turning of the cold-work tool steel of increased hardness. The cutting tests results indicate that the nanostructural coatings have the beneficial influence on the tool lives of the tested ceramic inserts. Basing on the analysis of the investigations results the possibilities of forming the functional properties of composite ceramic cutting inserts by wear resistant nanostructural PVD coatings are shown.