Wysokotemperaturowe charakterystyki tribologiczne elementów z powłoką AlTiN i TiAlN

• Autorzy: Michalak, M. , Michalczewski, R. , Szczerek, M.

Warianty tytułu

EN

High temperature tribological characteristics of AlTiN and TiAlN coatings

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu składu chemicznego na wysokotemperaturowe charakterystyki tribologiczne powłok AlTiN i TiAlN w warunkach ruchu ślizgowego ciągłego i oscylacyjnego. Badania w ruchu ślizgowym ciągłym przeprowadzono z wykorzystaniem stanowiska badawczego T-21, natomiast w ruchu oscylacyjnym za pomocą stanowiska badawczego SRV (Schwingungs Reibung und Verschleiss). Eksperyment prowadzono w skojarzeniu kula-tarcza (kulka ceramiczna Si3N4) w warunkach tarcia suchego w zakresie temperatury od pokojowej do 900°C. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że odporność na zużywanie powłok zwierających Al, Ti i N zależy od ich składu chemicznego, temperatury pracy i rodzaju wymuszeń. O odporności na zużywanie nie można wnioskować jedynie na podstawie wyników uzyskanych w temperaturze pokojowej. Na przykład w warunkach ruchu ślizgowego zużycie powłoki TiAlN w temperaturze pokojowej jest większe niż dla powłoki AlTiN, natomiast w temperaturze 600°C różnice zanikają. Ponadto w temperaturze 600°C w ruchu ślizgowym różnica w zużyciu powłok AlTiN i TiAlN jest minimalna, natomiast w ruchu oscylacyjnym ponad 6-krotna na korzyść powłoki TiAlN.

EN

The paper presents the results of investigation on the effect of chemical composition of AlTiN and TiAlN coatings on high temperature tribological characteristics in sliding and oscillating movement. The research was conducted by T-21 tribotester (sliding movement) and SRV (Schwingungs Reibung und Verschleiss) testing rig (oscillating movement). The experiments were done using ball-on-disc tribosystem (Si3N4 ball) at temperature range from room up to 900°C. The performed experiments proved that the wear resistance of coatings containing Al, Ti and N depends on their chemical composition, working temperature and the type of movement. It is impossible to predict the wear and friction behaviour only on the base on tribological tests performed at room temperature. For example, in sliding motion at room temperature the wear of TiAlN coating was higher than for AlTiN coating, when at 600°C the wear for both coatings were similar. Furthermore, at 600°C in sliding movement the wear of TiAlN coating and AlTiN coating is similar but in oscillating movement the wear of TiAlN coating is significantly less – the difference is six fold.

Słowa kluczowe

PL

powłoka AlTiN; badania; temperatura wysoka; zużycie; tarcie

EN

AlTiN coating; high temperature; tests; wear; friction

• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 35, nr 6
• Strony: 527--530
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Michalak, M.

• Zakład Tribologii Instytutu Technologii Eksploatacji – PIB, Radom

autor

Michalczewski, R.

• Zakład Tribologii Instytutu Technologii Eksploatacji – PIB, Radom,

autor

Szczerek, M.

• Zakład Tribologii Instytutu Technologii Eksploatacji – PIB, Radom, Wydział Mechaniczny Uniwersytetu Technologiczno-Humanistycznego, Radom

Bibliografia

• [1] Szczerek M., Michalczewski R., Sánchez Villarreal C., Michalak M.: Tribological characterisation and wear mechanisms of PVD coatings designed for high temperature applications. Materiały Międzynarodowej Konferencji Asiatrib 2014, Agra, Indie (2014) nr art. TSI914659.
• [2] Rodriguez-Baracaldo R., Benito J. A., Puchi-Cabrera E. S., Staia M. H.: High temperature wear resistance of (TiAl)N PVD coating on untreated and gas nitrided AISI H13 steel with different heat treatments. Wear 262 (2007) 380÷389.
• [3] Bujak J., Słomka Z.: Badania wysokotemperaturowej odporności na zużycie ścierne wielowarstwowych powłok AlCrTiN osadzanych metodą łukowo-próżniową. Tribologia 6 (246) (2012) 37÷49.
• [4] Yao S. H., Su Y. L., Kao W. H., Liu T. H.: Tribology and oxidation behavior of TiN/AlN nano-multilayer films. Tribology International 39 (2006) 332÷341.
• [5] Kutschej K., Mayrhofer P., Kathrein M., Polcik P., Mitterer C. A.: New low-friction concept for Ti1-xAlxN based coatings in high-temperature applications. Surface & Coatings Technology 188-189 (2004) 358÷363.
• [6] Walkowicz J., Smolik J., Miernik K., Bujak J.: Duplex surface treatments of moulds for pressure casting of aluminium. Surface and Coating Technology 97 (1997) 453÷464.
• [7] Szparaga J., Ratajski J.: Polioptymalizacja powłok przeciwzużyciowych TiAlN i TiN nakładanych metodą PVD na narzędzia do obróbki drewna. PAK 57 09 (2011) 2÷6.
• [8] Śleboda T., Krawczyk J., Zimowski S., Kot M.: Wysokotemperaturowe własności tribologiczne stopów Fe-Al. Tribologia 3 (246) (2012) 209÷2015.
• [9] Bobzin K., Bagcivan N., Ewering M., Brugnaraa R. H.: Vanadium alloyedPVD craln coatings for friction reduction in metal forming Applications. Tribology in Industry 304 (2012) 101÷107.
• [10] Wang L., Zhou J., Duszczyk J., Katgerman L.: Friction in aluminium extrusion – Part 1: A review of friction testing techniques for aluminium extrusion. Tribology International 56 (2012) 89÷98.
• [11] Bjork T., Bergstrom J., Hogmark S.: Tribological simulation of aluminium hot extrusion. Wear 224 (1999) 216÷225.
• [12] Wilson S., Alpas A. T.: Dry sliding wear of a PVD TiN coating against Si3N4 at elevated temperatures. Surface and Coatings Technology 86-87 (1996) 75÷81.
• [13] Scheerer H., Hoche H., Broszeit E., Berger C.: Tribological properties of sputtered CrN coatings under dry sliding oscillation motion at elevated temperatures. Surface and Coatings Technology 142-144 (2001) 1017÷1022.