Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The Ability of Nanocomposite Carbon Coatings to Withstand Friction under Severe Conditions

Kot Marcin, Wiązania Grzegorz, Moskalewicz Tomasz

Tribologia

|

2019

|

nr 5

115--124

EN

The paper presents an analysis of the micromechanical properties of selected thin, hard anti-wear coatings of the type nc-TiN/a-C and nc-TiC/a-C, which were deposited by magnetron sputtering on a steel substrate. The load carrying capacity of the nanocomposite coatings was analysed in point contact with the use of indentation method, a scratch test, and friction test in contact with a ceramic ball. The hardness and modulus of elasticity of the coatings were determined by an instrumented indentation method using a Vickers indenter. The coating adhesion to the substrate was examined in a scratch test. Tribological tests in sliding contact with an Al2O3 ball were made at various loads to determine the limit load in which normal friction occurs. The results of tribological tests were compared with the resistance to plastic deformation index (H3/E2). It was found that the basic micromechanical parameters of coatings provide important information concerning durability and load carrying capacity. However, while predicting wear, it is also important to investigate the nature of the wear process during friction. The wear nature of the nc-TiN/a-C and nc-TiC/a-C coatings depends on the load value and the number of forced loads.

PL

W pracy przedstawiono analizę właściwości mikromechanicznych wybranych cienkich, twardych powłok przeciwzużyciowych typu nc-TiN/a-C oraz nc-TiC/a-C, które zostały osadzone metodą magnetronowego rozpylania na podłożu stalowym. Zdolność nanokopozytowych powłok do przenoszenia obciążeń analizowano w styku skoncentrowanym metodą indentacyjną poprzez testy zarysowania oraz testy tarciowe z ceramiczną kulą. Twardość i moduł sprężystości powłok określono instrumentalną metodą wciskania wgłębnika Vickersa, a adhezję powłok do podłoża zbadano w teście zarysowania. Testy tribologiczne w ślizgowym styku z kulą Al2O3 wykonano przy różnych obciążeniach w celu określenia granicznego obciążenia, w którym zachodzi tarcie normalne. Wyniki badań tribologicznych porównano ze wskaźnikiem odporności na plastyczną deformację (H3/E2). Stwierdzono, że podstawowe parametry mikromechaniczne powłok niosą ważną informację o trwałości i zdolności do przenoszenia obciążeń, jednak w prognozowaniu zużycia istotne jest również zbadanie charakteru zużycia podczas tarcia. Przebieg procesu zużywania powłok nc-TiN/a-Ci nc-TiC/a-C uzależniony jest od wielkości nacisku oraz liczby wymuszeń obciążeniowych.

2

Nanostructured wear-resistant coatings based on refractory metals nitrides: physical-mechanical propertiesand structural-phase state

Panda Anton, Dyadyura Konstiantyn, Hovorun Tatyana, Pylypenko Oleksandr, Dunaeva Marina, Pandová Iveta

Management and Production Engineering Review

|

2019

|

Vol. 10, No. 4

133--139

EN

Results of scientiﬁc researches show the trend of active using nitrides and borides of transition metals and their combination in developing protective materials. While single elements nitrides have been well studied, their multilayer modiﬁcations and combinations require more detailed study. Physical-mechanical properties and structural-phase state of multilayer coating according to the deposition conditions is an important task for the study. It will be the analysis of physical-mechanical and electrical properties of coatings based on refractory metals nitrides, their structure and phase composition and surface morphology depending on the parameters of condensation. It was established the structure and behavior of nano scale coatings based on refractory metals nitrides (Ti, Zr) depending on the size of nano grains, texture, stress occurring in coatings.

3

Analysis of the tribological properties of TiN/Si3N4 nanocomposite coating in sliding contact with ceramic, steel, and polymer counterpart

Zimowski S., Moskalewicz T., Wendler B.

Tribologia

|

2017

|

nr 4

125--131

EN

In this work, the friction and wear of a hard TiN/Si3N4&enspnanocomposite coating in sliding contact with Al2O3&enspceramic, 100Cr6 steel, and PTFE polymer balls were analysed. The coating was deposited on Vanadis 23 high-speed steel by a new gas pulsed magnetron sputtering technique. Studies of micromechanical properties indicate very high hardness of the coating equal to 49 GPa with simultaneous very good adhesion to the substrate confirmed in the scratch test. Based on the tribological studies in an unlubricated ball-on-disk contact, the coefficient of friction and specific wear index of the coating and balls were determined. In the friction cooperation, the most advantageous pair of coating and counterpart was an association of TiN/Si3N4&enspcoating with a ceramic Al2O3&enspball. In this combination, the wear index of the coating was 5.3·0.04·10-6 mm3/Nm, whereas the value of the wear index of the ball was 0.04·0.04·10-6 mm3/Nm. According to our investigation, this is the best pair among the tested materials that can be used in friction nodes under a high load. The analysis of the wear mechanism for individual pairs was based on microscopic examination of wear tracks.

PL

W niniejszej pracy dokonano analizy tarcia i zużycia twardej powłoki nanokompozytowej TiN/Si3N4&ensppodczas współpracy z kulami ceramicznymi Al2O3, stalowymi 100Cr6 i polimerowymi PTFE. Powłoka została osadzona na próbkach z ulepszonej stali szybkotnącej Vanadis 23 metodą rozpylania magnetronowego sterowanego impulsami ciśnienia gazu. Badania właściwości mikromechanicznych wykazały bardzo dużą twardość powłoki wynoszącą 49 GPa i jednocześnie bardzo dobrą adhezję do podłoża potwierdzoną w próbie zarysowania. Na podstawie badań tribologicznych w niesmarowanym styku ślizgowym typu kula/tarcza wyznaczono współczynnik tarcia oraz wskaźnik zużycia objętościowego powłoki i kul. Najkorzystniejsze pod względem odporności na zużycie zarówno powłoki, jak i przeciwelementu było skojarzenie powłoki TiN/Si3N4&enspz kulą Al2O3. W tym skojarzeniu wskaźnik zużycia powłoki był równy 5,3·0.04·10-6 mm3/Nm, a kuli 0,04·0.04·10-6 mm3/Nm. Skojarzenie to jest najlepsze spośród badanych par i może znaleźć zastosowanie do wysoko obciążonych węzłów tarcia. Analizę mechanizmu zużycia dla poszczególnych skojarzeń wykonano w oparciu o badania mikroskopowe śladów zużycia.

4

Tribological properties of nanocomposite Ni/graphene coatings produced by electrochemical reduction method

Cieślak G., Trzaska M.

Composites Theory and Practice

|

2016

|

R. 16, nr 2

79--83

EN

The paper presents the results of tribological studies of nanocomposite nickel/graphene (Ni/G) coatings and, for comparative purposes, of nanocrystalline nickel coatings produced by the electrochemical method on a carbon steel S235JR substrate. To prepare the composite coatings, graphene in the form of flakes was used. The characteristics of the graphene flakes were determined by means of Raman spectroscopy and scanning as well as transmission electron microscopes. The results of studies on the structure and morphology of nickel and Ni/G coatings produced in a bath containing different amounts of graphene are presented. The microhardness of the produced coatings was examined by Vickers measurements. The tribological testing was carried out using Amsler type machines. The wear depth of the coatings as a function of time for the tested Ni and Ni/G coatings were determined. Nanocrystalline Ni/G coatings produced by the electrochemical method exhibit a greater degree of surface development, increased hardness and better wear resistance when compared with nickel nanocrystalline coatings.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań tribologicznych wytwarzanych metodą elektrochemiczną na podłożu ze stali węglowej S235JR powłok nanokompozytowych nikiel/grafen (Ni/G) oraz w celach porównawczych nanokrystalicznej powłoki niklowej. Do wytworzenia powłok kompozytowych stosowano grafen w postaci płatków. Charakterystykę płatków grafenu określano za pomocą spektroskopii Ramana oraz skaningowej i transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Przedstawiono wyniki badań struktury, morfologii powłok niklowej oraz kompozytowych Ni/G wytworzonych w kąpieli o różnej zawartości grafenu. Mikrotwardość badanych powłok określono metodą Vickersa. Badania tribologiczne realizowano za pomocą maszyny typu Amsler. Wyznaczano głębokość zużycia powłok w funkcji czasu oraz współczynnik tarcia dla badanych powłok Ni oraz Ni/G. Wytworzone elektrochemicznie nanokrystaliczne powłoki Ni/G odznaczają się większym stopniem rozwinięcia powierzchni, większą twardością oraz lepszą odpornością na zużycie ścierne w porównaniu z nanokrystalicznymi powłokami niklowymi.

5

Fabrication and Investigation of Thermal and Wear Properties of Zinc Novel Coatings Reinforced with Nano-Al2O3 and Cr2O3 Particles

Popoola A. P. I., Malatji N., Fayomi O. S. I.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 3

1671--1676

EN

The study of the thermal, wear and corrosion properties of developed nanocomposite coatings of Zn-Al2O3 and Zn-Cr2O3 was carried out. The coatings were produced by electrodeposition technique from chloride acidic bath. Laboratory tube furnace was used for the thermal analysis. The wear test was performed using CETR tribo-tester dry reciprocating tester. The hardness properties were investigated using diamond base Dura microhardness tester. Scanning electron microscope (SEM) affixed with energy dispersive spectrometry was used to study the morphological characteristics, before and after wear deformation. The corrosion degradation behavior was observed using linear polarization technique in 3.5% NaCl. In all the interaction, the effects of the incorporated Al2O3 and Cr2O3 nanoparticulates on zinc rich coatings were found to have an excellent influence on the wear, corrosion and thermal stability properties. The fabrication and properties exhibited by the alloys were therefore found to be satisfactory and shows good predictability and applicability.

6

Analiza właściwości mikromechanicznych i tribologicznych powłok nanokompozytowych nc-WC/a-C i Nc-WC/a-C:H

Kot M., Moskalewicz T., Wendler B., Czyrska-Filemonowicz A., Rakowski W., Zimowski S.

Tribologia

|

2010

|

nr 3

135-143

PL

W publikacji zostały zaprezentowane wyniki badań mikromechanicznych oraz tribologicznych powłok nc-WC/a-C i nc-WC/a-C:H osadzonych poprzez rozpylanie magnetronowe na nieutwardzonym i utwardzonym powierzchniowo tlenem stopie Ti6Al4V. Obie powłoki są zbudowane z nanocząstek różnych węglików wolframu WC o wielkości 2-6 nm umieszczonych w amorficznej węglowej osnowie. Porównywano wpływ rodzaju osnowy węglowej – amorficznej (a:C) i amorficznej uwodornionej (a-C:H) oraz wpływ umocnienia podłoża przez utwardzenie tlenem na właściwości mikromechaniczne i tribologiczne układów z powłokami kompozytowymi. Twardość powłoki nc-WC/a-C wynosi 18,4 GPa, a powłoki nc-WC/a-C:H 14,1 GPa. Testy tribologiczne wykazały natomiast znacznie lepszą odporność na zużycie przez tarcie powłoki nc-WC/a-C:H niż powłoki nc-WC/a-C.

EN

In the article, micromechanical and tribological properties of nanocomposite coatings nc-WC/a-C and nc-WC/a-C: H were presented. Coatings were deposited by magnetron sputtering on baseline and oxigen-hardened Ti6Al4V titanium alloy. Both coatings contain tungsten carbide nanoparticles nc-WC of different sizes 2 to 6 nm imbedded in an amorphous carbon matrix. The effect of carbon matrix – hydrogen free (a:C) and hydrogenated (a-C:H) and the influence of substrate strengthening on the mechanical properties of coating-substrate systems were tested. The Nc-WC/a-C coating has higher hardness 18.4 GPa than nc-WC/a-C:H - 14.1 GPa. It was established that the coating with hydrogenated carbon matrix has better wear resistance than the WC/a-C coating. For both systems with oxygen-hardened substrate, a low coefficient of friction 0.1 to 0.12 wear was measured.

7

Nanokompozytowe warstwy nikiel/nanorurki węglowe wytwarzane metodą redukcji elektrochemicznej

Trzaska M., Gostomska M.

Kompozyty

|

2010

|

R. 10, nr 2

133-137

PL

Przedstawiono wyniki badań warstw kompozytowych z nanokrystaliczną osnową niklową i nanorurkami węglowymi (CNTs) jako fazą dyspersyjną. Warstwy wytwarzano metodą redukcji elektrochemicznej na podłożu stalowym w kąpieli o składzie podanym przez Wattsa, zmodyfikowanej dodatkami substancji organicznych. Przedstawiono strukturę warstw nanokompozytowych Ni/CNTs oraz anokrystalicznych warstw niklowych, a także wyniki ich rentgenowskiej analizy strukturalnej. Wyniki przeprowadzonych badań wykazały, że dodanie składników organicznych do kąpieli stosowanej do niklowania elektrochemicznego umożliwiło wytworzenie warstw kompozytowych o nanokrystalicznej osnowie niklowej. Dodatek fazy dyspersyjnej w postaci CNTs umożliwił natomiast wytworzenie warstw nanokompozytowych o korzystnych właściwościach użytkowych.

EN

Electrochemical method as a one of the process in surface engineering allowed to obtain materials with high useful properties to applications in industrial branches, materials engineering, nanoscience and nanotechnology. This paper presents some results concerning studies of nanocomposite Ni/CNTs coatings. The coatings have been produced by the electrochemical method in Watts bath on carbon steel substrate (St3S). The used Watts bath has been filled with organic substances and contained disperse phase of carbon nanotubes (CNTs). The bath was enriched with 0.2 g/l of CNTs. The electrodeposition process was performed with constant current density 3 A/dm2 at temperature 45°C. Prior to the process beginning the bath was intensively stirred ultrasonically in order to obtain a homogenous CNTs suspension. During the entire deposition process the bath was stirred mechanically at a speed of 400 rev/min. The performed investigations present the influence of the crystalline size and quantity of CNTs addition as disperse phase on microhardness of produced nanocomposite layers. Structural analysis of produced layers was also performed. On that base the size of crystallites was calculated. The topography and morphology of produced layers are presented. Nanocrystalline structures of nickel coatings were also investigated to have a comparison with composite layers. The structure of CNTs was analyzed by JEOL-1200, JEM-3010 transmission electron microscopes (TEM) and by Raman spectroscopy (Bruker 110S). The morphology and topography of the Ni layers and of the Ni/CNTs composite layers were analyzed by high-resolution scanning electron microscope Hitachi SU-70 and scanning electron microscope Hitachi S-3500N. For the sake of comparison purposes, the structures of the Ni layers and the Ni/CNTs composite layers were also analyzed by Raman spectroscopy. The microhardness of the produced layers was determined with a Vickers hardness indenter, under a load of 20G. It was observed that the layers deposited in the bath with organic additives exhibited much higher hardness with respect to layers produced without ones. The performed investigations of the nanocomposite layers have shown that the addition into the Watts bath of an organic components and disperse phase of CNTs gives possibilities for obtaining nanocomposites with the Ni matrix.

8

Tribological analysis of nanocomposited TiAlSiN layer

Bronček J., Havetta I., Dzimko M.

Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej. Nauki Techniczne

|

2008

|

Z. 11

53--59

EN

Results of ball on disc principle tests to examine the friction coefficient and wear rate of nanocomposite coatings are published. Nanocomposite coating TiAlSiN (MARWIN Si) was deposited by Physical Vapour Deposition (PVD) on stainless steel AISI 304 (STN 41 7241) plates.

9

Nanokrystaliczne warstwy kompozytowe Ni-Al2O3 - wytwarzanie i struktura

Kowalewska M., Trzaska M.

Kompozyty

|

2004

|

R. 4, nr 9

99-103

PL

Przedstawiono wyniki badań dotyczące optymalnych parametrów procesu wytwarzania nanokrystalicznych warstw kompozytowych Ni-AI2O3 metodą redukcji elektrochemicznej, a także identyfikacje ich struktury. Warstwy wytwarzano w kąpieli Wattsa, zawierającej dodatkowo substancje organiczną D1 i nanometryczny proszek tlenku glinu. Przedstawiono wyniki analizy rentgenowskiej składu fazowego ceramicznego proszku Al2O3 stosowanego do wytwarzania warstw kompozytowych (rys. 1) oraz struktury warstw niklowych. Zaprezentowano wyniki badań wpływu substancji organicznej zawartej w kąpieli do niklowana elektrochemicznego na strukturę wytwarzanych warstw niklowych (rys. rys. 2 i 3). Przedstawiono strukturę warstw kompozytowych Ni-Al2O3 oraz rozmieszczenie cząstek fazy ceramicznej w objętości materiału wytworzonych warstw. Podano również wyniki analizy składu chemicznego nanokrystalicznych warstw kompozytowych (rys. 6). Wyniki przeprowadzonych badań wykazały, że dodanie składnika organicznego do kąpieli stosowanej do niklowania elektrochemicznego umożliwiło wytworzenie warstw kompozytowych o nanokrystalicznej osnowie niklowej. Nanometryczna dyspersyjna faza ceramiczna Al2O3 wbudowała się równomiernie w materiał osnowy.

EN

This paper presents some results concerning studies of nanocomposite Ni-Al2O3 coatings. The coatings have been produccd by the electrochemical method in Watts' bath. The used Watts' bath has been filled with an organic substance and contained 5 g/dm3 of Al2O3 powder nanoparticles. Figures 2 and 3 show how the presence of the compound D1 in the Watts' bath influences on structures of nanocrystal nickel layers. Figure 4 shows the structure of nanocomposite Ni-Al2O3 layers produced in a bath with addition of a organic compound and containing Al2O3 powder. Distributions of Al2O3 phase in nickel matrix are showing in Figure 6. Analysis and distribution of individual elements in nanocomposite Ni-Al2O3 layers are presented in Figures 4-6. The performed investigations of the nanocomposite layers have shown that the addition into the Watts' bath of an organic component gives possibilities for obtaining nanocomposites with the Ni matrix. The dispersive nanometer ceramic Al2O3 phase has been included into the Ni matrix in a quite homogeneous manner within its volume.