Complex coatings obtained by a two source beam evaporation system

• Autorzy: Smolik, J. , Mazurkiewicz, A. , Brudnias, R. , Piasek, A.

Warianty tytułu

PL

Powłoki złożone wytwarzane metodą EB PVD z wykorzystaniem dwóch dział elektronowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents the results of work on the verification of the technological capabilities of the EB-Dual BEAM device in the field of complex coatings, including gradient coating Ti↑-Zr↓, multi-pattern coating Ti-Zr, and multi-layer coating Ti/Ti-Zr/Zr. The obtained coatings were subjected to an analysis of changes in the chemical composition by the EDS method as a function of distance from the surface and observations of brittle fracture using scanning microscopy in order to analysis their internal structure. It has been shown that the use of two independent electron guns provides the ability to differentiate the chemical composition of two-component coatings independently from the character of these changes, i.e. linear changes, and step changes.

PL

W artykule przedstawiono wyniki prac dotyczące weryfikacji możliwości technologicznych urządzenia EB-Dual BEAM w zakresie wytwarzania powłok złożonych, w tym: gradientowych Ti↑-Zr↓, wieloskładnikowych Ti-Zr oraz wielowarstwowych Ti/Ti-Zr/Zr. Wytworzone powłoki poddano analizie zmian składu chemicznego metodą EDS w funkcji odległości od powierzchni oraz obserwacjom przełomów z wykorzystaniem mikroskopii skaningowej, w celu oceny ich budowy wewnętrznej. Wykazano, że wykorzystanie dwóch niezależnych dział elektronowych zapewnia możliwość różnicowania składu chemicznego powłok dwuskładnikowych niezależnie od charakteru tych zmian, tj. zmiany liniowe, zmiany skokowe.

Słowa kluczowe

PL

odparowanie materiałów; wiązka elektronów; powłoki wieloskładnikowe; powłoki gradientowe; powłoki wielowarstwowe

EN

electron beam; evaporation system; multi-component coatings; gradient coatings; multi-layer coating

• Czasopismo: Journal of Machine Construction and Maintenance - Problemy Eksploatacji
• Rocznik: 2018
• Tom: no. 2
• Strony: 61--72
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Smolik, J.

• Institute for Sustainable Technologies - National Research Institute, Radom, Poland,

autor

Mazurkiewicz, A.

• Institute for Sustainable Technologies - National Research Institute, Radom, Poland

autor

Brudnias, R.

• Institute for Sustainable Technologies - National Research Institute, Radom, Poland

autor

Piasek, A.

• Institute for Sustainable Technologies - National Research Institute, Radom, Poland

Bibliografia

• 1. Vetter J., Barbezat G., Crummenauer J., Avissar J.: Surface treatment selections for automotive applications. Surface and Coatings Technology, 2005, 200, pp. 1962-1968.
• 2. Singh J., Schriempf J.T., Wolfe D.E.: Electron Beam Physical Vapor Deposition Technology: Present and Future Applications. [Online]. Penn State, Applied Research Laboratory. [Accessed 10 June 2018]. Available from: http://infohouse.p2ric. org/ref/02/01161.pdf
• 3. Gronostajski Z., Kaszuba M., Hawryluk M., Marciniak M., Zwierzchowski M., Mazurkiewicz A., Smolik J.: Improving durability of hot forming tools by applying hybryd layers. Metalurgija, 2015, 54, pp. 687-690.
• 4. Ichijo K., Hasegawa H., Suzuki T.: Microstructures of (Ti,Cr,Al,Si)N films synthesized by cathodic arc method. Surface and Coatings Technology, 2007, 201(9-11), pp. 5477-5480.
• 5. Wiecinski P., Smolik J., Garbacz H., Kurzydłowski K.J.: Failure and deformation mechanisms during indentation in nanostructured Cr/CrN multilayer coatings. Surface and Coatings Technology, 2014, 240, pp. 23-31.
• 6. Dobrzański L.A., Żukowska L.W., Mikuła J., Gołombek K., Pakuła D., Pancielejko M.: Structure and mechanical properties of gradient PVD coatings. Journal of Materials Processing Technology, 2008, 201(1-3), pp. 310-314.
• 7. Lee K.W., Chen Y.H., Chung Y.W., Keer L.M.: Hardness, internal stress and thermal stability of TiB2 /TiC multilayer coatings synthesized by magnetron sputtering with and without substrate rotation. Surface and Coatings Technology, 2004, 177-178, pp. 591-596.
• 8. Chang Y.Y., Wang D.Y., Hung CH.Y.: Structural and mechanical properties of nanolayered TiAlN/CrN coatings synthesized by a cathodic arc deposition process. Surface and Coatings Technology, 2005, 200 (5-6), pp. 1702-1708.
• 9. Willmann H., Mayerhofer P.H., Hultman L., Mitterer C.: Thermal stability and age hardening of supersaturated AlCrN hard coatings. International Heat Treatment and Surface Engineering, 2007, 1(2), pp.75-79.
• 10. Bai L., Zhu X., Ciao T., He J.: Study on thermal stability of CrTiAlN coating for dry drilling. Surface and Coatings Technology, 2007, 20 (9-11), pp. 5257-5260.
• 11. Haynes J.A., Lance M.J., Pint B.A., Wright I.G.: Characterization of commercial EB-PVD TBC systems with CVD (Ni,Pt)Al bond coatings. Surface and Coatings Technology, 2001, 146-147, pp. 140-146.
• 12. Movchan B.A., Yakowchuk K.Y.: Graded thermal barrier coatings, deposited by EB-PVD. Surface and Coatings Technology, 2004, 188-189, pp. 85-92.
• 13. Wolfe D.E., Singh J., Naramsimhan K.: Synthesis and characterization of multilayered TiC/TiB2 coatings deposited by ion beam assisted, electron beam-physical vapor deposition (EB–PVD). Surface and Coatings Technology, 2003, 165(1), pp. 8-25.
• 14. Richert M., Mazurkiewicz A., Smolik J.: Chromium carbide coatings obtained by the hybryd PVD methods. Archives of Material Science and Engineering, 2010, 43(1), pp. 145-152.
• 15. Movchan B.A., Marinski G.A.: Gradient protective coatings of different application produced by EB-PVD. Surface and Coatings Technology, 1998, 100-101, pp. 309-315.
• 16. Mazurkiewicz A., Smolik J.: Development of novel nano-structure functional coatings with the use of the original hybrid device. Materials Science Forum, 2011, 674, pp. 1-9.
• 17. Smolik J., Mazurkiewicz A.: The deposition of Ni/ Cr-Cr3 C2 composite coatings by Arc-EB hybrid technology. Materials Science Forum, 2011, 674, pp. 71-80.
• 18. Mazurkiewicz A., Smolik J., Zbrowski A., Kacprzyńska J.: Innovative technical solutions for evaporation of multilayer coatings by EB-PVD method. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 2014, 14(2), pp. 250-254.
• 19. Mazurkiewicz A., Smolik J.: Zaawansowane technologie inżynierii powierzchni wspomagające procesy eksploatacji i wytwarzania. Wydawnictwo ITeE-PIB, 2015 (in Polish).
• 20. Movchan B.A.: Functionally graded EB PVD coatings. Surface and Coatings Technology, 2002, 149, pp. 252-262.
• 21. Cymerman K., Oleszak D., Rosinski M., Michalski A.: Structure and mechanical properties of TiB2/TiC - Ni composites fabricated by pulse plasma sintering method. Advanced Powder Technology, 2018, 29(8), pp. 1795-1803.
• 22. Bunshah R.F.: Handbook of deposition technologies for films and coatings. Science, technology and application. Second edition. New Jersey: Noyes Publications, 1994.
• 23. Mazurkiewicz A. (ed.): Final Report from the PW-004 Multi-Year Programme Development of Innovative Systems of Manufacturing and Maintenance 2004-2008. Radom, 2009.
• 24. Pereira R.D.O., Veronesi M., Visioli A., Normey-Rico J.E., Torrico B.C.: Implementation and test of a new autotuning method for PID controllers of TITO processes. Control Engineering Practice, 2017, 58, pp. 171-185.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).