Struktura i właściwości mechaniczne hybrydowych powłok nc-WC/a-C:H

• Autorzy: Gawroński, J. , Makówka, M. , Pawlak, W. , Kaczmarek, Ł.

Warianty tytułu

EN

Structure and mechanical properties of hybrid coatings nc-WC/aC:H type

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W ostatnich latach daje się zaobserwować coraz większe zainteresowanie przemysłu motoryzacyjnego, lotniczego i AGD poprawą właściwości użytkowych odlewniczych stopów aluminium. O ile badania z zakresu modyfikacji powierzchni stopów Al przeznaczonych do przeróbki plastycznej z grupy 2024 i 7075 są prowadzone na świecie od wielu lat, o tyle w zakresie stopów odlewniczych Al, w szczególności siluminów, prace te są dopiero w fazie początkowej. W pracy wykonano badania na wybranym siluminie z naniesioną powłoką nc-WC/a-C:H metodą PVD, w temperaturze 150°C, atmosferze argonu, pod ciśnieniem 0,55 Pa oraz w zakresie mocy 0,2÷1,4 kW. Do nanoszenia powłok użyto targetów z wolframu i grafitu. Tak wytworzone powłoki badano pod względem przyczepności do podłoża, właściwości mechanicznych (nanotwardość, moduł Younga), tribologicznych (współczynnik tarcia, zużycie) oraz strukturalnych (EDS, XRD). W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że wytworzone powłoki metodą PVD na wybranym siluminie w znaczący sposób zwiększają jego właściwości użytkowe, co może przyczynić się do ich coraz szerszego zastosowania na części maszyn, w których jest wymagane zwiększenie odporności na ścieranie.

EN

In recent years it is observed increasing interest of automotive, aviation and power hydraulics industries of the use properties improvement of aluminium casting alloys. While the scientific research in the field of aluminium alloys surface modification predicted for mechanical working - within the 2024 and 7075 groups - has been carried out all over the world since many years whereas in terms of casting aluminum alloys, in particular silumins, studies are at the very initial phase. In this work, tests were performed on the selected casted silumin with former deposited by PVD method nc-WC/a-C:H coating. Process conditions were: temperature of 150°C, argon atmosphere, pressure of 0.55 Pa and the power range of 0.2÷1.4 kW. The targets used for coating were tungsten and graphite. As deposited coatings were tested in terms of its adhesion to the substrate, mechanical properties (nanohardness, Young's modulus), tribological properties (friction coefficient, wear) and structural properties (EDS, XRD). As a result it was found that deposited by PVD method coatings on the selected silumin significantly improve its performance and use properties which may contribute to their increasingly wider application wherever the need of increased wear resistance.

Słowa kluczowe

PL

silumin; węglik wolframu; PVD

EN

silumin; tungsten carbide; PVD

• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 34, nr 5
• Strony: 434--437
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Gawroński, J.

• Katedra Technologii Materiałowych i Systemów Produkcji, Politechnika Łódzka,

autor

Makówka, M.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Łódzka

autor

Pawlak, W.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Łódzka

autor

Kaczmarek, Ł.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Łódzka

Bibliografia

• [1] Pietrowski S., Walczak W., Rapiejko C., Szymczak T.: Odlewanie ciśnieniowe siluminów niskokrzemowych Z dodatkami niklu i miedzi. Materiały konferencyjne: V Międzynarodowa Konferencja Naukowa lnnowacje w Odlewnictwie Ciśnieniowym, Opojowice (2012) 83÷92.
• [2] Keunecke M., Bewilogua K., Becker J., Gies A., Grischke M.: CrC/a-C:H coatings for highly loaded, low friction applications under formulated oil lubrication. Surface & Coatings Technology 207 (2012) 270÷278.
• [3] Singh V., Jiang J. C., Meletis E. 1.: Cr-diamondlike carbon nanocomposite films: Synthesis, characterization and properties. Thin Solid Films 489 (2005) 150÷158.
• [4] Gassner G., Mayrhofer P. H., Mitterer C., Kiefer J.: Structure-property relations in Cr-C/a-C:H coatings deposited by reactive magnetron sputtering. Surface & Coatings Technology 200 (2005) 1147÷1150.
• [5] Gassner G., Mayrhofer P. H., Patscheider J., Mitterer C.: Thermal stability of nanocomposite CrC/a-C:H thin films. Thin Solid Films 515 (2007) 541 1÷54 1 7.
• [6] Gassner G., Patscheider J., Mayrhofer P. H., Šturm S., Scheu C., Mitterer C.: Tribological properties on nanocomposite CrCx/a-C:H Thin Films. Tribo. Lett. 27 (2007) 97÷104.
• [7] Qi Z. Q., Meletis E. I.: Mechanical and tribological behaviour of nanocomposite multilayered Cr/a-C thin films. Thin Solid Films 479 (2005) 174÷181 .
• [8] Włodarczyk K., Makówka M., Nolbrzak P., Wendler B.: Low friction and wear resistant nanocomposite nc-MeC/a-C and nc-MeC/a-C:H coatings. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 37 (2) (2009) 354÷360.
• [9] Makówka M., Moskalewicz T., Włodarczyk K., Wendler B.: Niskotarciowe i odporne zużycie nanokompozytowe powłoki typu nc-CrC/a-C oraz nc-CrC/a-C:H. Inżynieria Materiałowa 4 (176) (2010) 1091÷1095.
• [10] Nilsson D., Svanh F., Wiklund U., Hogmark S.: Low-friction carbon-rich carbide coatings deposited by co-sputtering. Wear 254 (2003) 1084÷1091.
• [11] Czyżniewski A., Precht W.: Deposition and some properties of nanocrystalline, nanocomposite and amorphous carbon-based coatings for tribological applications. Journal of Materials Processing Technology 157-158 (2004) 274÷283.
• [12] Wendler B., Moskalewicz T., Progalskiy I., Pawlak W., Makówka M., Włodarczyk K., Nolbrzak P., Czyrska-Filemonowicz A., Rylski A.: Hard and superhard nanolaminate and nanocomposite coatings for machine elements based on Ti6Al4V alloy. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 43 (1) (2010) 45 5÷462.
• [13] Abad M. D., Muñoz-Márquez M. A., El Mrabet S., Justo A., Sanchez-López J. C: Tailored synthesis of nanostructured WC/a-C coatings by dual magnetron sputtering. Surface & Coatings Technology 204 (2010) 3490÷3500.
• [14] El. Mrabet S., Abad M. D., Sanchez-López J. C.: ldentification of the wear mechanism on WC/C nanostructured coatings. Surface & Coatings Technology 206 (2011) 1913÷1920.
• [15] Rincón C., Romero J., Esteve J., Martinez E., Lousa A.: Effect of carbon incorporation in tungsten carbide films deposited by r.f. magnetron sputtering: single layers and multilayers. Surface and Coatings Technology 163-164 (2003) 386÷391.
• [16] Hany E., Rouzaud A., Juliet P., Pauleau Y., lgnat M: Failure and adhesion characterization of tungsten-carbon single layers, multilayered and graded coatings. Surface & Coatings Technology 116-119 (1999) 172÷175.
• [17] Pujada B. R., Janssen G. C. A. M.: Density, stress, hardness and reduced Young’s modulus of W-C:H coatings. Surface & Coatings Technology 201 (2006) 4284÷4288.
• [18] Czyżniewski A.: Optimising deposition parameters of W-DLC coatings for tool materials of high speed steel and cemented carbide. Vacuum 86 (2012) 2140÷2147.
• [19] Strondl C., Carvalho N. M., De Hosson J. Th. M., Kiug T. G.: lnfluence of energetic ion bombardment on W-C:H coatings deposited with W and WC targets. Surface & Coatings Technology 200 (2005) 1142÷1146.
• [20] Czyżniewski A.: The effect of air humidity on tribological behaviours of W-C:H coatings with different tungsten contents sliding against bearing stee. Wear 296 (2012) 547÷557.
• [21] Podgornik B., Vižintin J., Jacobson S., Hogmark S.: Tribological behaviour of WC/C coatings operating under different lubrication regimes. Surface & Coatings Technology 177-178 (2004) 558÷565.
• [22] Jackman R., Beckman J., Foord J.: The growth of nucleation layers for high-quality diamond CVD from an r. f. plasma. Diamond and Related Materials 4 (1995) 735÷739.