Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The impact of magnetron source power on mechanical properties and phase composition of TiB2 coatings

Rydzewski M., Kacprzyńska-Gołacka J., Słomka Z., Mazurkiewicz A., Smolik J.

Problemy Eksploatacji

|

2016

|

no. 4

53--61

EN

PVD coatings are widely used in the tool industry. They use hard materials, such as carbides, borides, and nitrides of metallic elements, because these materials have good wear resistance and stability at elevated temperatures. Titanium diboride-TiB2 is a very interesting compound used for coatings in the tool industry. The results of the analysis of research directions in the field of coatings and layers with special operating properties (high hardness, good thermal and electrical conductivity, and good corrosion resistance) indicate that coatings and layers based on TiB2 are one of the most effective materials that improve tool durability. The paper presents the mechanical properties of TiB2 coatings obtained using the magnetron sputtering method in the function of sputtering process power of TiB2 target. The paper includes hardness and Young' s modulus measurements performed with nanoindentation method, and phase composition analysis, and the evaluation of the microstructure and topography using a Hitachi TM3000 scanning electron microscope.

PL

Powłoki PVD znajdują powszechne zastosowanie w przemyśle narzędziowym. Do ich wytwarzania stosuje się twarde związki takie jak: węgliki, borki, azotki metali, które charakteryzują się dobrą odpornością tribologiczną oraz stabilnością w podwyższonej temperaturze. Dwuborek tytanu - TiB2 jest bardzo interesującym materiałem powłokowym, cieszącym się dużym zainteresowaniem w przemyśle narzędziowym. Analiza literatury w zakresie powłok funkcjonalnych (powłok o dużej twardości, dobrym przewodnictwie cieplnym i elektrycznym, dobrej odporności korozyjnej) wskazuje TiB2 jako jeden z najbardziej efektywnych materiałów zwiększających trwałość narzędzi przeznaczonych do obróbki powierzchniowej stopów metali nieżelaznych. W artykule przedstawiono właściwości mechaniczne powłok TiB2 otrzymanych z wykorzystaniem metody rozpylania magnetronowego w funkcji mocy rozpylania targetu TiB2. Artykuł zawiera pomiary twardości oraz modułu Younga, analizę struktury fazowej, badania mikrostruktury oraz badania odporności na pękanie cienkich powłok.

2

Supertwarde, nanostrukturalne powłoki TiN/a-Si3N4 na stali Vanadis 23 osadzone nową metodą rozpylania magnetronowego

Wendler B., Progalski I., Moskalewicz T., Pawlak W., Rylski A., Makówka M., Włodarczyk-Kowalska K., Nolbrzak P.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 5

563--567

PL

W artykule zamieszczono wyniki badań nanostrukturalnej powłoki TiN/a-Si3N4 osadzonej na stali Vanadis 23 metodą reakcyjnego rozpylania magnetronowego opracowaną w 2010 r. w Instytucie Inżynierii Materiałowej Politechniki Łódzkiej. Nowa metoda polega na nieciągłym (impulsowym, o czasie otwarcia mikrozaworu ~1 ms) wprowadzaniu do komory próżniowej niewielkiej masy (około kilkudziesięciu miligramów) sprężonego gazu, co powoduje gwałtowny wzrost ciśnienia gazu i zapłonu gęstej plazmy wyładowania magnetronowego i rozpylania targetu aż do zaniku wyładowania, gdy ciśnienie w komorze ulegnie obniżeniu poniżej progu gaśnięcia plazmy, po czym następuje kolejne otwarcie mikrozaworu i proces zapłonu plazmy i jej gaśnięcia powtarza się z częstotliwością ~1 HZ. Wytworzona powłoka składa się Z nanokrystalitów fazy TiN (osbornitu, o strukturze regulamej B1) i a-Si3N4 o symetrii trójskośnej i charakteryzuje się dużą twardością (47 GPa), dużym modułem Younga (560 GPa), bardzo silną teksturą osiową <111>, dużą zwartością powłoki, dużą adhezją do stalowego podłoża (LC = 118 N) oraz dużą gładkością powierzchni (Ra = 0,28 um). Ze względu na korzystne charakterystyki wytworzonej powłoki oraz prostotę nowej metody, niskie koszty inwestycyjne oraz korzystne cechy impulsowej plazmy wyładowania magnetronowego, autorzy artykułu są przeświadczeni o szerokich możliwościach aplikacyjnych tej nowej metody, chronionej szeregiem zastrzeżeń zgłoszonych do Urzędu Patentowego Rzeczypospolitej Polskiej.

EN

Results of charaterization of a superhard, nanostructured TiN/a-Si3N4 coating deposited on Vanadis 23 HS steel with use of a new reactive magnetron sputtering technique elaborated in the Institute of Materials Science and Engineering of the Lodz University of Technology in 2010 are presented in the paper. The new technique consists in an inetermittent delivery of a small amount of a compressed gas into a vacuum chamber with magnetrons connected permanently to current sources. As a result an instantaneous magnetron sputtering discharge is being excited in the chamber of a high intensity of electromagnetic emission, which decreases incessantly until the plasma extinguishes due to permanent working pumping stand. The process repeats when the next gas impulse will be delivered to the vacuum chamber. The frequency of the magnetron discharges is of the order of magnitude of 1 HZ. The coatings deposited on the HS substrate is composed of TiN (osbornite) nanocrystallites of B1 cubic symmetry and of the a-Si3N4 ones of a triclinic symmetry and is characteristic of a superhardness (47 GPa), high Young's modulus (560 GPa), a strong axial texture <111>, high compacity, high adhesion to the HS steel substrate (LC = 118 N) and a low surface roughness (Ra = 0,28 um). In view ofthe useful properties of the deposited coating, simplicity of the deposition technique, low Investment costs and advantageous features of the pulse magnetron discharge plasma, the authors ofthe paper are persuaded of a broad range of possible applications of this new deposition method submitted for protection of numerous claims to the Polish Patent Ofﬁce in 2010 and 2012.

3

Hard and superhard nanolaminate and nanocomposite coatings for machine elements based on Ti6Al4V alloy

Wendler B., Moskalewicz T., Progalskiy I., Pawlak W., Makówka M., Włodarczyk K., Nolbrzak P., Czyrska-Filemonowicz A., Rylski A.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2010

|

Vol. 43, nr 1

455--462

EN

Purpose: Verification of a series of hybrid treatments of Ti6Al4V alloy consisting of primary diffusion hardening of the substrate with subsequent deposition of wear resistant coatings. Design/methodology/approach: Different nanolaminate and nanocomposite coatings were deposited with use of four different methods including a newly developed high density gas pulsed plasma MS technique. After deposition the coatings were investigated using OM, SEM, HRTEM, XRD, XPS, nanoindentation, Daimler-Benz, ball-on-plate and scratch tests. Findings: Besides an important increase of Ti6Al4V alloy hardness much greater further increase of hardness was obtained due to coatings deposition up to 53 GPa in case of a nanolaminate coating and to 47 GPa in case of a nanocomposite nc-TiN/a-SiN coating. At the same time the volume wear coefficient decreases several orders of magnitude for all the coatings. Simultaneously the friction coefficient decreased to a great extent except for the nc-TiN/a-SiN coating. Research limitations/implications: High density gas pulsed plasma magnetron sputtering is an effective method for superhard coatings deposition, however the roughness of the deposited nc-TiN/a-SiN coating was greater than after conventional magnetron sputtering. This finding needs further experimental and theoretical investigation. Practical implications: Greater surface roughness and high resistance to wear of the coatings synthesized using the newly developed gas pulsed plasma magnetron sputtering deposition limits their application to wear protection of cutting tools rather than for friction reduction in tribological couples. Originality/value: Applicability of the broad spectrum of nanolaminate and nanocomposite coatings as well as different CVD and PVD techniques for an improvement of tribological properties of Ti6Al4V alloy was analyzed in the paper including a newly developed original high density gas pulsed plasma magnetron sputtering technique.

4

Scratch adhesion testing of superhard coatings

Kupczyk M.

Advances in Manufacturing Science and Technology

|

2003

|

Vol. 27, nr 1

15-25

EN

The chosen investigations of the adhesion force of thin, superhard cotings to the cutting edges made of cemented carbides are presented in the paper. For identification of the adhesion force of coatings to the substrate an automatic scratch tester constructed at Poznań University of Technology was applied. The estimation of the adhesion force (value of critical load measured during scratch test) was carried out on the base of the vibration signal analysis. Results of investigations pointed at the essential influence of a substrate surface preparation (degreasing, chemical etching) on the critical load value.

PL

W pracy przedstawiono wybrane badania siły adhezji cienkich, supertwardych powłok do ostrzy skrawających z węglików spiekanych. Do identyfikacji siły adhezji zastosowano automatyczne urządzenie do testu na zarysowanie, skonstruowane w Politechnice Poznańskiej. Oceny siły adhezji (wartość obciążenia krytycznego podczas testu na zarysowanie) dokonywano na podstawie analizy sygnału drganiowego. Wyniki badań wskazują na istotny wpływ przygotowania powierzchni podłoża (odtłuszczenie, chemiczne trawienie) na wartość obciążenia krytycznego.