Kształtowanie właściwości użytkowych płytek skrawających z ceramiki tlenkowo-węglikowej za pomocą nanostrukturalnych powłok naniesionych metodą PVD

• Autorzy: Czechowski, K. , Pofelska-Filip, I. , Szlosek, P. , Królicka, B. , Wszołek, J.

Warianty tytułu

EN

Forming the functional properties of cutting inserts of composite oxidecarbide ceramics by nanostructural coating deposited using the arc PVD method

• Konferencja: Ogólnopolska Konferencja "Nowoczesne Technologie w Inżynierii Powierzchni" (III; 3-6.10.2006; Łódź-Spała, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zamieszczono wyniki badań powłok azotkowych nanoszonych łukowo-plazmową metodą PVD na płytki skrawające z ceramiki tlenkowo-węglikowej w Instytucie Zaawansowanych Technologii Wytwarzania w Krakowie. Stosowane były powłoki na bazie azotków różnych metali, takich jak np. aluminium, tytan i cyrkon. Przedstawiono struktury ww. powłok, z uwzględnieniem ich wielowarstwowej budowy w skali mikro i nano oraz omówiono ich właściwości geometryczne i fizyczne; struktury badano za pomocą elektronowego mikroskopu skaningowego. Z uwagi na to, że płytki ceramiczne będące przedmiotem badań wykonywane są w Instytucie z przeznaczeniem do konkretnych zastosowań przemysłowych, w szczególności dokonano analizy wpływu nanostrukturalnych powłok na zużywanie się ostrzy płytek i gładkość powierzchni obrobionej. Próby trwałościowe prowadzono w warunkach obróbki toczeniem stali narzędziowej stopowej do pracy na zimno o podwyższonej twardości. Stwierdzono korzystny wpływ nanostrukturalnych powłok na trwałość ostrzy ww. płytek ceramicznych. Na podstawie analizy wyników badań wykazano możliwości kształtowania właściwości użytkowych płytek skrawających z ceramiki mieszanej za pomocą nanostrukturalnych przeciwzużyciowych powłok PVD.

EN

The results reported are on selected nitride coatings deposited by the arc-plasma PVD method on oxide-carbide ceramic cutting inserts at the Institute of Advanced Manufacturing Technology in Kraków. The deposited coatings were based on nitrides of some metals, such as e.g.: aluminum, titanium and zirconium. The coatings were examined using the scanning electron microscope; their structures are presented and the multilayer architecture in micro and nano-scale is revealed. The coatings physical properties and geometrical features are described. The ceramic inserts, which are the subject of investigations, are made at the Institute and designed for specific industrial applications; because of that a special emphasis was put on the analysis of the influence of nanostructural coatings on the ceramic inserts cutting edges wears and on the workpiece surface finish. The tool lives tests were performed in the conditions of turning of the cold-work tool steel of increased hardness. The cutting tests results indicate that the nanostructural coatings have the beneficial influence on the tool lives of the tested ceramic inserts. Basing on the analysis of the investigations results the possibilities of forming the functional properties of composite ceramic cutting inserts by wear resistant nanostructural PVD coatings are shown.

Słowa kluczowe

PL

płytki skrawające z ceramiki tlenkowo-węglikowej; właściwości; powłoki azotkowe; metoda PVD

• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 27, nr 5
• Strony: 913-916
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., rys.

Twórcy

autor

Czechowski, K.

autor

Pofelska-Filip, I.

autor

Szlosek, P.

autor

Królicka, B.

autor

Wszołek, J.

• Czechowski, K. - Instytut Zaawansowanych Technologii Wytwarzania w Krakowie

Bibliografia

• [1] Stos J., Czechowski K., Wszołek J.: Narzędzia specjalne do obróbki materiałów trudnoobrabialnych. Mechanik. 5-6,2005, 474-475
• [2] Jaworska L., Smuk B.: Kierunki rozwoju obróbki skrawaniem i ceramicznych materiałów narzędziowych. Materiały Ceramiczne. 4,2003, 137-143
• [3] Riedel R.: Handbook of Ceramic Hard Materials. WILEY-YICH, Weinheim - New York 2000
• [4] Czechowski K., Pofelska-Filip L, Fedaczyński A.: Powłoki PVD na płytkach z materiałów ceramicznych. Inżynieria Powierzchni. 2, 2005, 19-24
• [5] Biest O.V., Yleugels J.: Perspectives on the development of ceramic composites for cutting tool applications. Key Engineering Materials. 206-213,2002, 955-960
• [6] Kustas F.M., Fehrehnbacher L.L., Komanduri R.: Nanocoatings on Cutting Tools For Dry Machining. Annals of the CIRP. 46 (1), 1997, 39^2
• [7] Sahin Y., Motorcu A.R.: Surface Roughness Prediction Model In Machining of Carbon Steel by PVD Coated Cutting Tools. American Journal of Applied Sciences. 1,2004, 12-17
• [8] Erkens G. i inni: Properties and performance of high aluminium containing (Ti,Al)N based supernitride coatings in innovative cutting applications. Surf. Coat. Technol. 177-178,2004, 727-734
• [9] Luo Q. i inni: Tribological properties of unbalanced magnetron sputtered nano-scale multilayer coatings TiAlN/VN and TiAlCrYN deposited on plasma nitrided steels. Surf. Coat. Technol. 193,2005, 39-45
• [10] Hovsepian P. E., Lewis D.B., Miinz W.D.: Recent progress in large scalę manufacturing of multilayer/superlattice hard coatings. Surf. Coat. Technol. 133-134,2000, 166-175
• [11] Yeprek S. i inni: Composition, nanostructure and origin of the ultrahardness in nc-TiN/a-Si3N4/a-and nc-TiSi2 nanocomposites with Hv=80^105 GPa. Surf. Coat. Technol. 133-134,2000, 152
• [12] Holubar P., Jilek M., Sima M.: Present and possible future applications of superhard nanocomposite coatings. Surf. Coat. Technol. 133-134,2000, 145-151
• [13] Panckow A.N. i inni: Application of a novel vacuum-arc ionplating technology for the design of advanced wear resistant coatings. Surf. Coat. Technol. 138,2001, 71-73
• [14] Burakowski T., Wierzchoń T.: Inżynieria powierzchni metali. WN-T, Warszawa 1995
• [15] Michalski A.: Fizykochemiczne podstawy otrzymywania powłok z fazy gazowej. Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 2000
• [16] Precht W., Łunarska E., Czyżniewski A.: Corrosion Resistance, Structure and Mechanical Properties of PVD, TiCJST^ Coatings. Yacuum. 47,1996, 867-869
• [17] Bujak J., Walkowicz J., Kusinski J.: Influence of nitrogen pressure on the structure and properties of (Ti,Al)N coatings deposited by cathodic vacuum arc PVD process. Surf. Coat. Technol. 180-181,2004, 150-157
• [18] Musiałek K., Smith A.B., Ciskał M., Pofelska-Filip L, Narolski A.: Wear Resistance of PVD Coated PM Materials. PM Word Congress Proc. 4,1998, 124-131
• [19] Dobrzański L., Gołombek K.: Struktura i własności złożonych powłok typu TiN+gradient lub multi (Ti,Al,Si)N+Tin naniesionych na cermetale narzędziowe. Mechanik. 4,2005, 315
• [20] Poulachon G., Moisan A., Jawahir I.S.: Tool-wear mechanisms in hard turning with polycrystalline cubic boron nitride tools. Wear 250,2001, 576-586
• [21] Czechowski K., Pofelska-Filip L, Szlosek P., Fedaczyński A., Kasina J., Królicka B.: Wybrane właściwości i wpływ na trwałość ostrzy warstw twardych naniesionych metodą PVD na płytki skrawające z materiałów ceramicznych. Inżynieria Materiałowa. 5,2005, 261-264
• [22] Derflinger V.H., Schutze A., Ante M.: Mechanical and structural properties of various alloyed TiAlN-based hard coatings. Surf.Coat.Technol. 200,2006, 4693-4700
• [23] Jehn H.A.: Multicomponent and multiphase hard coatings for tribological applications. Surf. Coat. Technol. 131,2000, 433-440
• [24] Donnet C., Erdemir A.: Historical developments and new trends in tribological and solid lubricant coatings. Surf. Coat. Technol. 180-181,2004, 76-84
• [25] Musil J.: Hard and superhard nanocomposite coatings. Surf. Coat. Technol. 125,2000, 322-330
• [26] Uglov V.V. i inni: Structural characterization and mechanical properties of Ti-Zr-N coatings, deposited by vacuum arc. Surf. Coat. Technol. 180-181,2004, 519-525
• [27] Ulrich S. et. al.: Correlation between constitution, properties and machining performance of TiN/ZrN multilayers. Surf. Coat. Technol., 188-189,2004, 331-337
• [28] Wierzchoń T.: Structure and properties of multicomponent and composite layers produced by combined engineering methods. Surf. Coat. Technol., 180-181,2004,458-464
• [29] Krzanowski J.E.: Phase formation and phase separation in multiphase thin film hard coatings. Surf. Coat. Technol. 188- 189,2004,376-383
• [30] BALZERS: Przyszłość to NANO. Materiały informacyjne. 2005
• [31] Czechowski K., Pofelska-Filip L, Królicka B., Szlosek P., Smuk B., Wszołek J., Kurleto A., Kasina J.: Effect of nitride nano-scale multilayer coatings on functional properties of composite ceramic cutting inserts. Bulletin of the Polish Academy of Sciences. 4,2005,425-431
• [32] Czechowski K., Pofelska-Filip, Szlosek P., Zbrowski A.: Rozwój technologii nanoszenia mikro- i nano-wielowarstwowych powłok PVD. Prace IZTW, Seria Sprawozdania,2005