Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The Procedure of Selecting the Values of the Work Condition parameters of the Ball-Cratering Method for the Assessment of Resistance to Abrasive Wear

Osuch-Słomka Edyta, Słomka Zbigniew

Tribologia

|

2022

|

nr 4

51--60

EN

In the example of the CrN coating deposited by the cathodic arc evaporation (CAE) method on two differently prepared substrates, the procedure for selecting the values of the work condition parameters of the ballcratering method was presented. The procedure was developed thanks to applying an individual experiment design from Taguchi's approach and has not been used to determine the values of the parameters of the operating conditions of the test friction node for tribological tests. The procedure, according to Taguchi, allowed us to determine the values of the parameters for assessing the abrasion resistance of anti-wear coatings, with the use of a much smaller number of tests, compared to the methods used so far and a repetitive wear mechanism. The starting point of the presented procedure was selecting the area of the permissible values of the operating parameters, in the ball-cratering method, in which optimal values were searched for to minimise the relative error in determining the diameters of wear marks craters. After determining the area of limit values, an experiment plan was generated in which the variables were: load, rotational speed, minimum friction path, and maximum friction path. The results of abrasive wear tests performed with the ball-cratering method, in accordance with the developed test procedure for the CrN coating – were deposited on the substrate after heat treatment and the substrate after the nitriding process had been successfully verified.

PL

Na przykładzie powłoki CrN, osadzonej metodą katodowego odparowania łukiem (CAE) na dwóch różnie przygotowanych podłożach, przedstawiono procedurę doboru wartości parametrów pracy metody ball-cratering. Procedurę opracowano dzięki zastosowaniu indywidualnego planu eksperymentu wynikającego z podejścia Taguchiego dotychczas niestosowanego do wyznaczania wartości parametrów warunków pracy testowego węzła tarcia do badań tribologicznych. Sposób postępowania według Taguchiego pozwolił na wyznaczanie wartości parametrów oceny odporności na zużycie ścierne powłok przeciwzużyciowych, przy zastosowaniu zdecydowanie mniejszej liczby prób w stosunku do dotychczas stosowanych metod oraz powtarzalnym mechanizmie zużywania. Punktem wyjścia zaprezentowanej procedury był wybór obszaru dopuszczalnych wartości parametrów pracy, w metodzie ball-cratering, w której poszukiwano wartości optymalnych ze względu na minimalizację błędu względnego wyznaczania średnic kraterów śladów zużycia. Po ustaleniu obszaru wartości wielkości dopuszczalnych wygenerowano plan eksperymentu, w którym zmiennymi były: obciążenie, prędkość obrotowa, minimalna droga tarcia i maksymalna droga tarcia. Wyniki badań zużycia ściernego wykonanych metodą ball-cratering, zgodnie z opracowaną procedurą badawczą dla powłoki CrN – osadzonej na podłożu po obróbce cieplnej oraz na podłożu po procesie azotowania, zostały pomyślnie zweryfikowane.

2

Właściwości skrawne narzędzi powlekanych metodą PVD z wykorzystaniem filtrowanego łuku

Jemielniak Krzysztof

Mechanik

|

2019

|

R. 92, nr 4

256

PL

Nowa odmiana fizycznego osadzania z fazy gazowej PVD (physical vapour deposition), polegająca na zastosowaniu filtrowanego łuku FAD (filtered arc deposition), umożliwia uzyskanie powłok o bardzo małej chropowatości, bez kropelek. Otrzymane warstwy wykazują bardzo dużą twardość i lepsze właściwości skrawne przy szybkościowym frezowaniu wstępnie hartowanej stali nierdzewnej.

3

Analysis of the possibilities of using CrN+a-C:H:W coatings to mitigate fretting wear in push fit joints operating in rotational bending conditions

Kowalski S.

Tribologia

|

2018

|

nr 1

45--55

EN

In this article, the results of wear tests of a push fit joint operating in rotational bending conditions have been presented. The assumed operation conditions were similar to those for a real rail vehicle wheel set. Samples made of uncoated C45 steel and those in which shafts were covered with a CrN+a-C:H:W coating were analysed. The push fit joint was loaded with 550 N, and it completed 8x106 cycles. Following wear tests, the macroscopic and microscopic observations of the shaft top layer were conducted to determine the intensity of fretting wear development. The former demonstrated that, in the case of uncoated shafts, wear occurs on either side of the joint, in the form of a maximum 2 mm wide ring. The use of protective coatings significantly reduced damage to the shaft top layer. Traces of fretting wear occur occasionally at the shaft circumference and affect small areas. The microscopic observations and EDS analysis of the chemical composition of the areas affected by fretting demonstrated mainly wear in the form of the build-up of material originating from, first of all, the shearing of sleeve top layer micro-irregularities that underwent plastic deformation and then oxidation.

PL

W artykule zaprezentowano wyniki badań zużyciowych połączenia wciskowego pracującego w warunkach zginania obrotowego. Przyjęte warunki pracy zbliżone były do warunków pracy rzeczywistego zestawu kołowego pojazdów szynowych. Analizie poddano próbki wykonane ze stali C45 bez powłoki oraz próbki, w których wały pokryto powłoką CrN+a-C:H:W. Połączenie wciskowe obciążone zostało siłą 550N i wykonało 8x106 cykli. Po badaniach zużyciowych przeprowadzono obserwacje makroskopowe i mikroskopowe warstwy wierzchniej wałów w celu określenia intensywności rozwoju zużycia frettingowego. Te pierwsze wykazały, że w przypadku wałów bez powłoki zużycie występuje po obu stronach połączenia w postaci pierścienia o maksymalnej szerokości 2 mm. Zastosowanie powłok ochronnych zdecydowanie zmniejszyło uszkodzenia warstwy wierzchniej wałów. Ślady zużycia frettingowego występują sporadycznie na obwodzie wałka i zajmują niewielkie obszary. Obserwacje mikroskopowe oraz analiza EDS składu chemicznego obszarów zajętych przez zjawisko frettingu wykazały w głównej mierze zużycie w postaci nalepów materiału pochodzącego przede wszystkim ze ścinania mikronierówności warstwy wierzchniej tulei, które uległy deformacjom plastycznym, a następnie utlenieniu.

4

The influence of a CrN+a-C:H:W coating on the development of fretting wear in a model of a wheel–axle press-fit joint on a wheel set of a railway vehicle

Kowalski S.

Technical Transactions

|

2018

|

Vol. 115, iss. 4

173--187

EN

The tests were conducted on a wheel/axle press-fit joint model, which consisted of a shaft and a sleeve. Macrographic observations were demonstrated fretting wear on the shaft surface with and without coatings. In the case of the uncoated shaft, wear around the entire circumference of the axle seat was visible in the form of a peculiar ring of a specific width. The coated shaft surface was distinguished by a considerably smaller number of visible traces of wear. Wear was observed around the entire circumference of the axle seat, was spaced at random, and insignificantly sized areas each time. Micrographic observations with the use of a scanning microscope demonstrated that fretting was primarily comprised of the build-up of the material from both surfaces joined together. In addition to the build-up, surface micro-abrasion, micropits and microcracks are observed, albeit to a lesser extent.

PL

Badania wykonano na modelu połączenia wtłaczanego koło–oś, który składał się z wału i tulei. Przeprowadzone badania makrograficzne wykazały występowanie zużycia frettingowego na powierzchni wału bez powłok i z powłokami. W przypadku wału bez powłoki zużycie widoczne jest na całym obwodzie podpiaście w postaci charakterystycznego pierścienia o określonej szerokości. Powierzchnia wałów z powłoką charakteryzowała się znacznie mniejszą ilością widocznych śladów zużycia. Zużycie obserwowane jest na całym obwodzie podpiaścia rozmieszczone jest losowo i za każdym razem zajmuje niewielkie powierzchnie. Badania mikrograficzne z użyciem mikroskopu skaningowego wykazały, że na zjawisko frettingu składają się przede wszystkim nalepy materiału pochodzące z obu łączonych powierzchni. Obserwuje się także mikrowytarcia powierzchni, mikrowżery i mikropęknięcia.

5

Possibilities of application PVD coating nACRo4 deposited on high contact ratio gearing in interaction with the conventional and eco-friendly lubricant

Fürstenzeller A., Tóth F., Kadnár M.

Journal of Mechanical and Energy Engineering

|

2018

|

Vol. 2, No 3

169--174

EN

The submitted article deals with the issue of the application of the PVD coating nACRo4 deposited on the High Contact Ratio gearing made of 16MnCr5 material in interaction with the conventional PP 90H lubricant and biological Biogear S150 lubricant. Experimental tests were carried out on an FZG test rig with closed performance flow, followed by measuring of the surface roughness change. In experiment, we followed the STN 65 6280 norm for FZG scuffing tests, from which we gained load values for different load levels. The results of experimental tests were statistically processed and, on basis on them, relations were established between surface roughness and load level for both used lubricants.

6

The mechanical properties of AlSi coatings made by PVD technology

Kucharska B., Wróbel-Knysak A.

Mechanik

|

2017

|

R. 90, nr 1

66--67

PL

Porównano mechaniczne właściwości (mikrotwardość i test rysy) powłok AlSi wykonanych metodą PVD magnetronowego rozpylania stopów o zawartości 7–20% Si. Większe stężenie Si zwiększało opór odkształcania powłok wyrażony głębokością rysy. Lepsze właściwości mechaniczne miały powłoki ze stopów modyfikowanych TiBAl.

EN

The mechanical properties (microhardness and scratch test) of AlSi coatings made by PVD magnetron sputtering method from alloys with 7-20%Si were compared. Higher concentration of Si increased deformation resistance of the coating, expressed by depth of scratch. Improved mechanical properties had coatings from alloys modified by TiBAl refiner.

7

Tribology of nitrided-coated steel-a review

Bhaskar S. V., Kudal H. N.

Archives of Mechanical Technology and Materials

|

2017

|

Vol. 37

50--57

EN

Surface engineering such as surface treatment, coating, and surface modification are employed to increase surface hardness, minimize adhesion, and hence, to reduce friction and improve resistance to wear. To have optimal tribological performance of Physical Vapor Deposition (PVD) hard coating to the substrate materials, pretreatment of the substrate materials is always advisable to avoid plastic deformation of the substrate, which may result in eventual coating failure. The surface treatment results in hardening of the substrate and increase in load support effect. Many approaches aim to improve the adhesion of the coatings onto the substrate and nitriding is the one of the best suitable options for the same. In addition to tribological properties, nitriding leads to improved corrosion resistance. Often corrosion resistance is better than that obtainable with other surface engineering processes such as hard-chrome and nickel plating. Ability of this layer to withstand thermal stresses gives stability which extends the surface life of tools and other components exposed to heat. Most importantly, the nitrogen picked-up by the diffusion layer increases the rotating-bending fatigue strength in components. The present article reviews mainly the tribological advancement of different nitrided-coated steels based on the types of coatings, structure, and the tribo-testing parameters, in recent years.

8

Podstawowe i wybrane nowe powłoki na narzędzia. Cz. 3

Czechowski K., Wronska I., Toboła D.

Stal, Metale & Nowe Technologie

|

2015

|

nr 5-6

58--63

PL

Na rozwój narzędzi szczególny wpływ mają zarówno obserwowany od wielu lat progres w zakresie materiałów narzędziowych i metod ich otrzymywania, jak i również intensywny, zwłaszcza w ostatnim dziesięcioleciu, rozwój powłok nanoszonych na części robocze narzędzi. W III części artykułu przedstawiono przykłady badań wybranych nowych powłok w aspekcie ich zastosowania na narzędzia do obróbki wiórowej i plastycznej na zimno.

9

Przedłużenie żywotności noży do cięcia rur

Quintero Garza A., Villarreal Garza M. T., Arias Herández H., Haduch Suski Z.

Tribologia

|

2014

|

nr 6

127--137

PL

Badania mają na celu zwiększenie trwałości noży do cięcia rur. Średnia trwałość pary noży wynosi około dwie zmiany, po czym następują wykruszenia i zużycie powodujące złą jakość powierzchni cięcia i przestoje linii produkcyjnej. Obecnie noże te są wykonane ze stali D2 (1,5% C, 12% Cr, 1% V). Stal ta jest odporna na zużycie, ale krucha i niezbyt sprawdzająca się w warunkach dynamicznych procesu cięcia. Poszukując poprawy właściwości mechanicznych, a w szczególności lepszej udarności zaproponowano obróbkę kriogeniczną (podzerową), która powinna zwiększyć odporność na ścieranie stali D2 do 10 razy, zmniejszając również jej kruchość. Obróbka podzerowa prezentuje również dobre wyniki w przypadku innych badanych materiałów (S7, H13, M2, Cr8). Dodatkowo dla zwiększenia trwałości noży zastosowano różne pokrycia PVD, które powodują wielokrotny wzrost odporności na zużycie. Badania tribologiczne zostały wykonane na maszynie T-05 (blok on ring) zaprojektowanej i wyprodukowanej w Instytucie Technologii Eksploatacji w Radomiu.

EN

This investigation seeks to increase the lifetime of a couple of cutting blades pipe. The average life of this pair of blades is about two working shifts, and these blades have fracture and wear problems, which result in line stoppage and bad cuts in the pipes. These blades are currently made of D2 steel (1.5% C, 12% Cr, 1% V), which is a strong but brittle steel, and the process is quite fast and is under severe impact conditions. Searching to increase the mechanical properties, such as toughness and impact resistance, the utilization of a cryogenic treatment (sub-zero) has been proposed. The investigated cryogenic treatment increases the wear resistance in steel D2 ten times and also presents good results in other investigated materials (S7, H13, M2, Cr8) applying different PVD coatings in which the lifetime increases to reach 200%. The tribological tests were done with the T-05 (block on ring) equipment designed by the Institute for Sustainable Technologies in Radom, Poland, to analyse the eroded volume for each specimen.

10

Coatings for transport industry

Lukaszkowicz K

Transport Problems

|

2014

|

T. 9, z. 3

15--20

EN

The investigations concerned structural analysis, as well as mechanical properties and wear resistant of MeN/DLC double-layer coating deposited by hybrid PVD/PACVD method. In sliding dry friction conditions, after the break-in time, the friction coefficient for the investigated elements is set in the range between 0.03-0.06.

PL

Badania dotyczyły analizy strukturalnej oraz własności mechanicznych i odporności na zużycie ścierne dwuwarstwowych powłok typu MeN/DLC wytworzo-nych hybrydową metodą PVD/PACVD. W warunkach tarcia technicznie suchego po okresie docierania, zarejestrowany współczynnik tarcia dla badanych skojarzeń stabilizuje się w zakresie 0,03-0,06 w zależności od rodzaju powłoki.

11

Method of Evaluating the Operating Durability of Coatings Based on Current Measurements

Spalik M., Kucharska B., Kościelniak B., Włodarczyk-Kowalska K., Nolbrzak P.

Logistyka

|

2014

|

nr 4

4919--4926, CD6

EN

The work presents the study of coatings made in the process of magnetron sputtering of AISI310S grade chromium-nickel steel. The study covered coatings of the steel’s composition with an additions of 2–5% Si and of 2–5% Al. The coatings provided a resistance element in the electric circuit, and the measurement of their temperature was made by the voltage drop indirect method. It was found that the steel coatings had a resistance of 0.176 Ω within the entire range of testing temperature, and their failure occurred at a temperature of 350oC due to cracking and delamination from the substrate. Introducing the Si or Al addition to the coatings resulted in an increase in coating resistance and temperature stability, to 450 and 400oC, respectively. It was found that the durability evaluation method to influence coatings performance characteristics.

PL

W pracy przedstawiono badania powłok PVD wykonanych w procesie magnetronowego rozpylania stali chromowo-niklowej gatunku X8CrNi25-21. Badano powłoki o składzie stali z domieszkami krzemu 2–5% i aluminium 2–5%. Badano trwałość powłok w temperaturach indukowanych przepływem prądu elektrycznego. Wykazano, że powłoki osadzone na monokrystalicznym krzemie posiadają rezystancję 0,176 Ω, a ich uszkodzenie następuje w temperaturze 3500C. Wprowadzenie do powłok domieszek krzemu lub aluminium powoduje wzrost ich oporności oraz trwałości temperaturowej odpowiednio do 450 i 400o C. Stwierdzono, że metoda oceny trwałości powłok ma wpływ na właściwości eksploatacyjne.

12

On-line wear characterization of TiN- and CrN-coated DIN115CrV3 steel for cutting tools application

Oteyaka M. O., Yildirim M. M., Cakan C.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2014

|

Vol. 65, nr 1

24--31

EN

Purpose: This study compares the material removal performance of hardened steels DIN 115CrV3 coated with TiN and CrN using PVD method. Design/methodology/approach: New on-line monitoring wear system, thermal imager, and weight loss method were used to analyze to quantify and compare with uncoated tools. Findings: The results of abrasive wear experiments showed that weight loss increased with an increase in load applied for all tools. The microstructure and chemical analysis of each of the three tools showed some traces of abrasion and galling of Manganium from the workpiece. During abrasion test, thermal imager showed lower heating on the CrN coated tools. On-line wear analysis results show that at the low cutting speed (18 m/min), TiN-coated tools performed a higher wear resistance compared to rivals while at higher cutting speed CrN slightly show superior efficiency. The microstructure analysis of the tools confirmed fracture and galling on each of the tools. Research limitations/implications: For future work, ceramic nano-coating on cutting tools can provide better wear resistance than ceramic micro coating. Practical implications: Involve to use cheaper tools with higher mechanical properties. Usually, the cutting tools made from ceramic coating show an adequate level of wear resistance against the workpiece. Those tools ,with the limited processing, can be used for machining soft steels. Originality/value: New on-line method and thermal imager used in this study and for the first time DIN 115CrV3 was evaluated as cutting tools.

13

The effect of depth of surface layers constituted by vacuum technologies on pitting

Majkowska B., Piekoszewski W., Szczerek M., Wołowiec E.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2013

|

Vol. 59, nr 2

76--81

EN

Purpose: The paper presents the results of a study of the effect of vacuum technologies of formation of surface layers on pitting of associated elements in a lubricated, heavy-load rolling contact. Design/methodology/approach: Samples of 16MnCr5 vacuum-carburised steel, 100Cr6 bearing steel as well as elements of 100Cr6 steel with deposited coatings of titanium nitride (TiN) and chromium nitride (CrN) of various depths have been examined. The contact under examination was lubricated with RL 144 standard mineral oil with no additives. Findings: The study has shown that increase in a PVD coat depth is accompanied by decrease in the fatigue friction pair. Research limitations/implications: The elements after cutting-edge surface processing may have lower surface fatigue strength. It is one of the reasons for them not being used in lubricated friction parts of machines, especially high-performance ones. Originality/value: The study has shown a significant and varied effect on pitting of vacuum technologies of surface layer deposition in associated elements in concentrated rolling contact.

14

TEM microstructure investigations of aluminium alloys used as coating substrate

Tański T., Labisz K., Dobrzański L.A., Wiśniowski M., Matysiak W.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2013

|

Vol. 59, nr 2

82--92

EN

Purpose: The aim of this paper was investigated structure and properties of gradient coatings produced in PVD process on AlSi9Cu aluminium alloys. Design/methodology/approach: The following results concern the structures of the substrates and coatings with the application of electron transmission and scanning microscopy; phase composition of the coatings using X-ray diffraction and grazing incident X-ray diffraction technique (GIXRD); microhardness and wear resistance. Findings: The deposited coatings are characterized by a single, double, or multi-layer structure according to the applied layers system, and the individual layers are coated even and tightly adhere to the substrate as well to each other. The analysis of coatings obtained on the surface of cast aluminium alloys by the PVD processes show a clear - over 100% - increase of the microhardness, compared to the base material microhardness. Practical implications: Achieving of new operational and functional characteristics and properties of commonly used materials, including the Al-Si-Cu alloys is often obtained by heat treatment, ie, precipitation hardening and/or surface treatment due to application or manufacturing of machined surface layer coatings of materials in a given group of materials used for different surface engineering processes. Originality/value: The paper presents the research involving the PVD coatings obtained on an unconventional substrate such as aluminium alloys. Contemporary materials should possess high mechanical properties, physical and chemical, as well as technological ones, to ensure long and reliable use. The above mentioned requirements and expectations regarding the contemporary materials are met by the non-ferrous metals alloys used nowadays, including the aluminium alloys.

15

Podwyższanie trwałości eksploatacyjnej narzędzi do obróbki drewna

Warcholiński B., Gilewicz A., Szymański W., Pinkowski G., Olik R.

Inżynieria Powierzchni

|

2011

|

nr 2

73-80

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań powłok wielowarstwowych CrCN/CrN o grubości modułu 400 nm i równym podziale grubości warstw CrCN i CrN w module, nanoszonych metodą katodowego odparowania łukowego. Powłoki nakładano na noże, wykonane ze stali SW7M i węglików spiekanych HM, do głowic strugarskich stosowane w obróbce drewna. Powłoki charakteryzują się wysoką twardością, 25 GPa, wysoką przyczepnością do podłoża, około 105 N i stosunkowo niskim współczynnikiem tarcia – 0,5. Wyniki półprzemysłowych badań eksploatacyjnych wskazują na poprawę trwałości narzędzi z powłokami, a także poprawę jakości obrabianego materiału. Badania laboratoryjne właściwości tribologicznych powłok CrN osadzanych na podłożach: ze stali SW7M oraz poddanej azotowaniu stali SW7M wskazują na wyższość kompozytu powłoka-stal azotowana.

EN

The paper presents the results of the tests of CrCN/CrN multilayer coatings with a thickness of module of 400 nm and an equal thickness of the CrN and CrCN layers in a module deposited by cathodic arc evaporation. The coatings were deposited on planer knives from SW7M steel and HM carbide, used in the woodworking. Coatings are characterized by high hardness, 25 GPa, high adhesion to the substrate, about 105 N and a relatively low coefficient of friction - 0.5. Results of semi-industrial tests show an improvement in durability of coated tools, as well as improving the quality of the workpiece. Laboratory studies of tribological properties of CrN coatings deposited on substrates: HS6-5-2 steel and nitrided HS6-5-2 steel show the superiority of the composite system coating PVD-nitrided steel.

16

Analysis of lifetime of the cold forging tool with PVD coatings

Wiśniewska-Weinert H., Leshchynsky V., Ignatev M., Borowski J.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2011

|

Vol. 78, nr 8

682--687

EN

The main goal of the presented research is to reach the best balance between the cost of forging tools and their performance by applying nanocomposite coatings providing low friction coefficient and optimum surface properties, which will help to achieve important increased in tool durability and high forging precision. The tribological tests with ball on disc (T10) tester and industrial tests of forging tool durability were made for the following PVD coatings: TiN (reference coating), TiAIN, nACVIc, TiCN-NP-MOVIC, TiC, TiCN-CBC and CrN-CBC2. SEM-EDAX microanalyser, TEM, Calotest and Rockwell diamond cone indentation/scratching performed were applied to study of coating nanomicrostructures. The differences in coatings structure leads to the change of the coating tribology behavior. The CrN-CBC2 and nACVIc nanocomposite coatings are characterized by significantly less value of the friction coefficient (0.1-0.2) as compared to other coatings under the same test conditions that results in its better durability. The present research was carried out in the frame of EUROSTARS Project NEGFORT.

PL

Głównym celem przedstawionych badań jest uzyskanie równowagi pomiędzy kosztem wytwarzania narzędzi kuźniczych oraz ich właściwościami użytkowymi, poprzez zastosowanie powłok nanokompozytowych, które pozwolą na uzyskanie niskiego współczynnika tarcia i optymalnych właściwości powierzchni. Pomoże to osiągnąć polepszoną wytrzymałość narzędzi oraz dużą dokładność kucia. Przeprowadzono testy tribologiczne na testerze kulka-dysk (T10) oraz testy przemysłowe wytrzymałości narzędzi kuźniczych z następującymi powłokami PVD: TiN (powłoka referencyjna), TiAIN, nACVIc, TiCN-NP-MOVIC, TiC, TiCN-CBC oraz CrN-CBC2. W celu zbadania nano- i mikrostruktury powłok, przeprowadzono analizy z wykorzystaniem: mikroanalizatora SEM-EDAX, TEM, Calotest oraz badanie twardości metodą Rockwella a także próbę zarysowań. Różnice w strukturze powłok powodują zmiany w ich właściwości tribologicznych. Powłoki nanokompozytowe CrN-CBC2 oraz nACVIc charakteryzują się niższą wartością współczynnika tarcia (0,1÷0,2) w porównaniu do innych powłok badanych w tych samych warunkach, co skutkuje większą wytrzymałością. Niniejsze badania przeprowadzono w ramach projektu NEGFORT.

17

The mechanical properties of PVD coatings deposited on nitrided CoCrMo alloy

Ortega-Saenz J.A., Hernandez-Rodriguez M.A.L., Michalczewski R., Smolik J., Szczerek M.

Tribologia

|

2010

|

nr 3

173-186

EN

The paper concerns the evaluation of mechanical properties of the composite: 'nitrided layer-PAPVD coating' created on CoCrMo alloy intended for biotribological applications. Five nitriding processes with varying nitriding potential (p(N2/H2) =1.0, 1.5, 2.0, 2.5 and 3.0) were selected for optimising. The modulus of elasticity and nanohardness of nitrided layers were measured by nanoindentation. Cross-sections were examined by means of scanning electron microscopy (SEM) in order to determine the thickness and the uniformity of the affected zone after nitriding. The change in surface roughness was studied with the help of 3D roughness parameters obtained by atomic force microscopy (AFM) and the phase composition was determined by means of X-ray diffraction (XRD). It was found that the most suitable properties of the surface layer were achieved by nitriding at p(N2/H2) = 2.5. CrN as well as multilayer (TiN/CrN)x3 PAPVD coatings were deposited onto the substrates with and without nitiriding for evaluation of the nitriding effect on the adhesion. CoCrMo alloy nitrided sample was included for comparison. All these conditions were characterised by means of AFM, nanohardness, SEM, and scratch test. The duplex technology applied to CoCrMo orthopaedic alloy allows for a significant increase of the adhesion of the PAPVD coatings and the improvement of the load carrying capacity of the CoCrMo orthopaedic alloy.

PL

Artykuł dotyczy oceny mechanicznych właściwości kompozytu warstwa azotowana/powłoka PVD utworzonego na stopie ortopedycznym CoCrMo stosowanym w aplikacjach biotribologicznych. Przeprowadzono optymalizację procesu azotowania dla potencjału azotowego wynoszącego (p(N2/H2) = 1,0, 1,5, 2,0, 2,5 i 3,0). Dla uzyskanych warstw azotowanych wykonano pomiary modułu elastyczności i nanotwardości. W celu oceny grubości i jednorodności uzyskanych warstw wykonano obserwacje mikroskopowe (SEM) przekrojów poprzecznych. Zmiany chropowatości powierzchni zostały ocenione za pomcą stereometrycznych parametrów mierzonych z wykorzystaniem mikroskopii sił atomowych (AFM), natomiast zmiany składu fazowego za pomocą dyfrakcji rentgenowskiej (XRD). Uzyskane wyniki wskazały, że najkorzystniejsze właściwości warstwy wierzchniej uzyskano dla potencjału p(N2/H2), wynoszącego 2,5. Dokonano oceny wpływu azotowania podłoża na adhezję powłoki CrN oraz (TiN/CrN)x3 osadzanych metodą PAPVD z wykorzystaniem technik AFM, nanotwardościomierza, SEM oraz scratchtestu. Wykazano, że technologia duplex stosowana do ortopedycznego stopu CoCrMo? pozwala na znaczne zwiększenie adhezji powłok PAPVD oraz poprawę jego właściwości przeciwzużyciowych.

18

Zwilżalność powłok osadzanych techniką ARC PVD przez zawiesiny grafitowe

Rogowska R., Smolik J., Meller A.

Problemy Eksploatacji

|

2010

|

nr 1

101-110

PL

W artykule dokonano oceny wpływu różnych powłok PVD na skuteczność zwilżania ich powierzchni cieczami chłodząco-smarującymi wykorzystywanymi w procesie kucia matrycowego na gorąco. Opisano sposób wyznaczania zwilżalności powłok osadzanych metodą PVD na stali gatunku DIN 1.2365. Jako miarę zwilżalności przyjęto kąt zwilżania. Pomiary kąta zwilżania przeprowadzono dla różnych typów zawiesin grafitowych zarówno olejowych, jak i wodnych. Wybrane zawiesiny są powszechnie stosowane w przemyśle jako ciecze chłodząco-smarujące w operacjach kucia na gorąco.

EN

This paper appraises different PVD coatings in respect to their influence on the effectiveness of wetting their surfaces with cooling and lubricating liquids used in the matrix hot forging process. This paper provides a method of determining the wettability of coatings deposited by the PVD method on DIN 1.2365 type steel. Contact angle was adopted as a measure of wettability. It was then measured for several graphite suspensions in both oil and water. The chosen suspensions are commonly used in industry as cooling and lubricating liquids in hot forging operations.

19

The investigations of (Ti,Al)N and (Al,Ti)N coatings obtained by PVD process onto sintered cutting tools

Dobrzański L. A., Staszuk M., Pawlyta M., Konieczny J.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2010

|

Vol. 42, nr 1-2

148-155

EN

Purpose: The main aim of this research was an investigation of both the coatings structure and mechanical properties deposited by the cathode arc evaporation physical vapor deposition (CAE-PVD) on sintered carbides and sialon tool ceramics substrates. Design/methodology/approach: The (Ti,Al)N and (Al,Ti)N coatings were investigated. Microstructure was characterized using the scanning and transmission electron microscopy. Phases composition analysis was carried out by the XRD and GIXRD method. Investigation of surface roughness was done. The mechanical properties were determined on basis of following research: a measurement of hardness using Vickres’s method, a measurement of roughness, adhesion using Scratch Test method. The cutting ability was defined on basis of technological cutting trials. Findings: The investigations made by use of the glow discharge optical emission spectrometer indicate the existence of the transition zone between the substrate material and the coating. The results shows that (Al,Ti)N coating presents good adhesion onto booth substrates and (Ti,Al)N coating presents good adhesion onto sintered carbides substrate. All the coatings demonstrate a high hardness. Research limitations/implications: The good adhesion (Al,Ti)N coating to sialon substrate is connecting with the same type of bonding in coat and sialon substrate. Originality/value: The good properties of the PVD gradient coatings make them suitable for various engineering and industrial applications.

20

Structure and mechanical properties of PVD coatings for tool materials

Dobrzański L. A., Śliwa A., Żukowska L. W., Mikuła J., Gołombek K.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2010

|

Vol. 42, nr 1-2

33-41

EN

Purpose: The goal of this work is to investigate and compare the properties of (Ti,Al)N, Ti(C,N) and (Ti,Al,Si)N coatings, deposited on cemented carbide and cermet substrates. Design/methodology/approach: Coatings deposition were carried out using the PVD method by the cathodic arc evaporation (CAE) process. Investigations of surfaces and structures of the deposited coatings were carried out with use of SEM and TEM methods. Roughness parameter measurements, adhesion evaluation of the coatings on the investigated inserts, the Vickers microhardness measurements and detailed cutting tests were carried out to compare the properties of the investigated materials. Findings: The results of the investigations carried out confirm the advantages of PVD coatings deposited onto both: cemented carbides and cermets, especially in case of (Ti,Al)N and (Ti,Al,Si)N coatings. Coatings deposited onto the investigated substrates are characterised by good adhesion, high microhardness, taking effect in very high increasing of wear resistance. Practical implications: Deposition of hard, thin, multicomponent coatings on materials surface by PVD method features one of the most intensely developed directions of improvement of the working properties of materials. Employment of introduced combinations of substrates and coatings make it possible to transit of machining of semi-products from roughing to semi-finishing or finishing in one setting. Originality/value: Coatings based on (Ti,Al)N, (Ti,Al,Si)N as well as Ti(C,N) were developed to provide better performance over titanium nitride since the incorporation of aluminum or carbon in TiN increased hardness, decreased coefficient of friction of the coatings. Tools with such coatings reveal a significant life extension in service compared to the uncoated tools or coated with simple coatings based on monolayers of nitrides or carbonitrides, improvement of the tribological contact conditions in the tool-chip-machined material contact zone, and protection of the tool edge from oxidation and extensive overheating.