Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Obciążenie graniczne powłok wielowarstwowych TiN/CrN w styku tribologicznym kula-tarcza

Zimowski S., Rakowski W., Major Ł.

Tribologia

|

2009

|

nr 4

275-284

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań strukturalnych, mikromechanicznych i tribologicznych powłok wielowarstwowych typu TiN/CrN. Powłoki o całkowitej grubości 1 μm, zbudowane z 2, 8 i 32 na przemian ułożonych warstw TiN i CrN osadzono laserem impulsowym na stali ferrytycznej metodą PLD (Pulsed Laser Deposition). Strukturę powłok badano z użyciem elektronowego mikroskopu transmisyjnego (TEM). Badania właściwości mechanicznych wykazały zależność twardości i modułu sprężystości od liczby warstw w powłoce. Badania tribologiczne wykonano w styku kula (Al2O3) – tarcza w warunkach tarcia technicznie suchego, stosując obciążenie 0,5; 1 i 2N. Zbyt duże obciążenie powłok ceramicznych pracujących w warunkach styku skoncentrowanego może spowodować przekroczenie nośności układu powłoka–podłoże, co prowadzi do pękania warstwy ceramicznej i gwałtownego jej zużycia. Graniczną wartość obciążenia określono jako najmniejszy nacisk na kulkę powodujący gwałtowne zużycie powłoki o charakterze patologicznym. Na podstawie przeprowadzonych badań można wnioskować, że zwiększenie liczby warstw w powłoce wielowarstwowej od 2 do 32, z równoczesnym zmniejszaniem ich grubości od 500 nm do 31 nm ma silny wpływ na właściwości tribologiczne. Największe obciążenie graniczne oraz największą odporność na zużycie uzyskano dla powłok złożonych z 32 warstw, charakteryzujących się zarazem najmniejszym współczynnikiem tarcia.

EN

The structure and micromechanical and tribological properties of the multilayer of TiN/CrN are presented in the paper. The TiN/CrN coatings built of 2, 8 and 32 layers with the overall thickness of 1μm obtained by Pulsed Laser Deposition (PLD) method were investigated. Analysis of transmission electron microscopy images (TEM) showed highly defective columnar structure of individual layers. The hardness and elastic modulus depend on the number of layers in the coating. In the case when a load carrying capacity of the ceramic coating-substrate system is exceed, ceramic layer cracks are created and multiply wear due to the presence of the hard abrasive particles between sliding surfaces. The load carrying capacity was defined as the smallest load applied on of the ball, which induced rapid abrasive wear of the coating. An increase in the number of the layers in the coating from 2 to 32, with a decrease of their thickness from 500 nm to 31 nm, strongly influence of the tribological properties. The maximum hardness (21 GPa) and the best adherence (LC = 8,4 N) are presented in the 8-layers coating, while the 32-layers coating showed the highest load carrying capacity and wear resistance as well as the lowest friction coefficient (0,1).

2

Mechanizm zużycia powłok wielowarstwowych typu metal/ceramika (Cr/CrN)

Zimowski S., Rakowski W., Kot M., Major Ł.

Tribologia

|

2008

|

nr 4

223-233

PL

Podczas tarcia powłok wielowarstwowych, zwłaszcza takich, które są złożone z warstewek o bardzo małej grubości, np. kilkudziesięciu nanometrów, zachodzi ciągła lub cykliczna zmiana warunków współpracy powierzchni w strefie styku. W wyniku niszczenia kolejnych warstw w strefie tarcia są obecne produkty zużycia o najczęściej skrajnie różnych właściwościach tribologicznych. W artykule przedstawiono wyniki badań tarcia i zużycia oraz twardości powłok jednowarstwowych – Cr i CrN oraz wielowarstwowych o 2, 4, 8 i 32 naprzemiennie ułożonych warstwach Cr/CrN. Przeciwpróbkami były kulka stalowa (100Cr6) oraz ceramiczna (Al2O3). Wszystkie powłoki miały grubość 1 žm i zostały nałożone na stal. Określono wpływ rodzaju skojarzonych materiałów na charakterystyki tarciowe. Przedstawiono analizę mechanizmu zużywania się powłok w powiązaniu z odpornością poszczególnych materiałów na zużycie oraz wpływ mechanizmu zużycia na charakterystyki tarciowe. Lepsze poznanie zjawisk towarzyszących tarciu powłok ceramika/metal pozwala na bardziej precyzyjne projektowanie tego typu materiałów na elementy węzłów tarcia.

EN

During the friction of multilayer coatings, especially for very thin sublayers within the nanometer range, continuous or cyclic changes of friction conditions were observed. Wear debris of ceramic and ceramic/metallic coatings contain hard particles with sharp edges. These particles could remain in a friction zone and intensify the abrasion process by the micro-cutting of the softer material of the counterpart, for example steel. In the article, the results of tribological tests were presented. Single layers of Cr, CrN and multilayers of Cr/CrN with 2, 4, 8, 32 sublayers have been taken under examinations. The coatings with 1 žm thickness were deposited by PLD technology on a ferrite steel substrate. All investigations were carried out with the use of ball-on–disc tribometer and two ball materials – 100Cr6 steel and Al2O3. The influence of the friction pair materials on the friction process was determined. Wear mechanisms were analysed for all tested materials. Better understanding of wear phenomenon for ceramic/metal multilayers could be helpful for the proper design of such materials for friction nodes.

3

Efekt synergiczny w multiwarstwach typu Ti/TiN oraz Cr/CrN w świetle badań mikromechanicznych i tribologicznych

Kot M., Rakowski W., Zimowski S.

Tribologia

|

2008

|

nr 2

297-307

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań strukturalnych (TEM) oraz pomiaru mikrotwardości i adhezji do podłoża metodą zarysowania powłok wielowarstwowych typu ceramika-metal. Dla wszystkich powłok przeprowadzono testy tribologiczne w skojarzeniu kula-tarcza. Powłoki były wytwarzanie metodą PLD (Pulsed Laser Deposition). Badano powłoki Ti/TiN oraz Cr/CrN o okresie multiwarstwy z zakresu 30-1000 nm. Wyniki badań wskazują na silną zależność twardości w funkcji ilości warstw w multiwarstwie, przy czym najwyższą twardość z pośród badanych powłok posiadają 4xCr/CrN oraz 16xTi/TiN. Twardość ich jest niewiele niższa od twardości pojedynczych powłok TiN i CrN. Multiwarstwy charakteryzują się lepszą odpornością na zarysowanie niż pojedyncze powłoki ceramiczne. Z badań tribologicznych wynika także, że odporność na zużycie multiwarstw Cr/CrN jest lepsza niż pojedynczej powłoki CrN. W pracy objaśniono efekt synergiczny, polegający na znacznym wzroście wytrzymałości oraz odporności na zużycie multiwarstw typu ceramika-metal w stosunku do pojedynczych powłok ceramicznych.

EN

Ceramic/metal multilayers with nanometer thickness of layers are new kinds of materials for tribological applications. Stacks of hard ceramic and tough metallic layers give coatings with higher adhesion and wear resistance. Introduction of many interfaces parallel to the substrate surface can deflect cracks and provide barriers to dislocation motion, increasing the toughness and hardness of coating sometimes over single ceramic coatings. A critical parameter for the enhancement multilayer properties is the bilayer period [lambda] - because most multilayer systems exist optimum for this parameter. Then synergy effect - high hardness, toughness and wear resistance, obtained as a result of applying soft metallic coatings in a structure, could be observed. Coatings with a bilayer period low than optimum have poore properties caused by losing the multilayer structure. In the article micromechanical and tribological properties of metal/ceramic multilayers are presented. Multilayers of alternate Ti/TiN and Cr/CrN coatings were deposited on Boiler 7002 ferrite steel by the PLD (Pulsed Laser Deposition) technique. The total thickness of the multilayers was 1 žm, and the bilayer period [lambda] varied from between 30nm and 1,000 nm. For titanium multilayers 16xTi/TiN coating has a highest hardness and the best scratch and wear resistance however properties of this coating are still worse than a single TiN coating and chromium system multilayer 4xCr/CrN has superior properties over a CrN coating. The hardness of multilayer is only slightly lower but critical load and resistance to wear are almost two times higher than for a single ceramic layer. The optimum bilayer period to be found as 62 and 250 nm for Ti/TiN and Cr/CrN systems.

4

Mechanism of the intermetallic phase / compound growth on the substrate

Wołczyński W., Guzik E., Kopyciński D., Senderowski C.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2007

|

Vol. 24, nr 1

324-327

EN

Purpose: An analytical model is provided in order to reveal the mechanism of the intermetallic multi-layer formation on a substrate. Thus, formations of the Al3Ni2 - Al3Ni intermetallic multi-layer on the Ni - substrate and Fe3Zn10 - FeZn10 - FeZn13 intermetallic multi-layer on the Fe (armco) multi-layer are considered. Design/methodology/approach: The intermetallic multi-layers are the products of the undercooled peritectic reactions as this results from the model. Back-diffusion and partitioning as the phenomena accompanying the peritectic reactions are employed to describe the sub-layers growth. Research limitations/implications: The model could be modified to describe the multi-layers formation under the metastable conditions. Practical implications: The modelled descriptions of the mechanism of multi-layer formation seems to be a good tool to control the technologies like: diffusion soldering / brazing or hot dip galvanizing into zinc bath. Originality/value: This is quite new model revealing the mechanism of the intermetallic multi-layer formation based on the original theory of solute redistribution after back-diffusion.

5

Monowarstwy, multiwarstwy otrzymywanie, charakteryzowanie i zastosowanie w elektronice

Fabianowski W.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Chemia

|

1998

|

z. 61

3-88

PL

Opisano sposoby otrzymywania monowarstw oraz muItiwarstw na powierzchni ciał stałych metodą powtarzanej samorzutnej adsorpcji. Porównano różne sposoby otrzymywania multiwarstw - metodą przeniesienia Langmuira-Blodgett powtarzaną reakcję redukcji końcowej grupy estrowej, reakcję utIeniania końcowej grupy winylowej oraz poprzez kolejną adsorpcję polielektrolitów. Przedstawiono cienkie warstwy zawierające w swojej strukturze "inteligentne cząsteczki". Omówiono niektóre zastosowanie monowarstw i multiwarstw w eIektronice. Szczególny nacisk położono na zastosowanie monowarstw i muItiwarstw w elektronice jako środków sprzęgających w warstwach enkapsulujących, zabezpieczających powierzchnie układów scalonych przed wpływem środowiska. Opisano i wykonano konstrukcje odpowiednich testerów elektronicznych i dokonano oceny niezawodności poIimerowych zabezpieczeń układów scalonych w obecności monowarstw i multiwarstw sprzęgających.

EN

Methods of depositing self-assembly monolayers and multilayers on to surfaces of solids were described. Different ways of producing multilayers - the Langmuir-Blodgett Transfer, repeated reaction of terminal ester group reduction, repeated reaction of terminal vinyl group oxidisation, repeated adsorption of polycationic and polyanionic polyelectrolytes - were briefly discussed and compared. Thin films with "smart molecules" were also described. Some applications of monolayers and multilayers in electronics were presented. Special emphasis was placed on the application of monolayers and multilayers in the field of electronics as coupling agents, bridging encapsulating polymer with the integrated circuit surface and therefore protecting it against environmental conditions. Special electronic testers were designed and fabricated, modified with coupling monolayers and multilayers and their effect on the IC reliability increase was evaluated.