Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Projektowanie powłok przeciwzużyciowych w oparciu o podejście krystalochemiczne

100%

Warcholiński B.

Tribologia

|

2009

|

tom nr 6

123-136

PL

Możliwość tworzenia twardych powłok charakteryzujących się właściwościami samosmarującymi jest jednym z najważniejszych zagadnień tribologii. Wytwarzanie nowych powłok o architekturze wielowarstwowej czy nanokompozytowej jest powszechne, szczególnie w zastosowaniach do obróbki na sucho lub w podwyższonych temperaturach. W takich przypadkach tworzy się na powierzchni warstwa tlenkowa redukująca tarcie i zużycie. W pracy przedstawiono możliwość opracowania powłok odpowiednich do rodzaju obróbki i obrabianego materiału zapewniając dobre właściwości tribologiczne szczególnie w podwyższonych temperaturach w oparciu o założenia teorii krystalochemicznej.

EN

The possibility of composing hard coatings with self-lubricating features is one of the most important problems in tribology. The production of new coating architectures based on nanocomposite or multilayered morphologies is very popular, particularly for dry or high-temperature machining applications. In these applications, these coatings can lead to the formation of a self-lubricating oxide film that reduce friction and wear. In this paper, the crystal chemical approach is presented to produce low-shear and low friction films. This approach can be applied to designing, the coatings suitable for a type of machining and used material providing good tribological properties especially at elevated temperatures.

2

Właściwości mechaniczne powłok CrxN

63%

Warcholiński B. , Gilewicz A.

Inżynieria Powierzchni

|

2009

|

tom Nr 3

27-33

PL

W pracy przedstawiono rezultaty badań powłok CrxN, otrzymanych metodą katodowego odparowania łukowego. Badano powłoki jednowarstwowe: Cr, Cr2N, CrN oraz wielowarstwowe Cr/CrN i Cr2N/CrN. Otrzymane powłoki poddano badaniom rentgenowskim oraz badano przyczepność do podłoży stalowych metodą rysy. Określono ich twardość oraz współczynnik tarcia i odporność na zużycie w skojarzeniu z alundem. Rezultaty badań wskazują, że wszystkie powłoki charakteryzują się dobrą adhezją z siłą krytyczną Lc2 wyższą niż 70 N. Najlepsze właściwości użytkowe, najwyższą twardość około 22 GPa i najniższy wskaźnik zużycia 3x10-' mm3/Nm, posiadają powłoki wielowarstwowe CrzN/CrN. Powłoki wielowarstwowe CrzN/CrN otrzymywano przy różnych temperaturach j.: 300 OC i 400 OC. Niższą wartością twardości charakteryzrjct się powłoki wie~ Loiuarstwowe otrzymane w wyższej temperaturze.

EN

The results of investigations of CrN coatings deposited using cathodic are evaporation are shown in the paper. The monolayer Cr, Cr2N and CrN coatings and two multilayer Cr/CrN and Cr2N/CrN coatings were tested. XRD, adhesion to steel substrates, hardness, friction coefficient and wear rate were determined. The results indicate, that all coatings show good adhesion with critical force Lc2 higher than 70 N. The best utility properties, the highest hardness about 22 GPa and the lowest wear rate 3x10-7 mm3/Nm, show multilayer Cr2N/CrN coatings. The deposition tests of multilayer CrzN/CrN coatings at different substrate temperature, 300 OC i 400 OC, show that at lower temperature the coatings are of higher hardness.

3

Powłoki nowej generacji elementów środków transportu

63%

Łupicka O. , Warcholiński B.

Logistyka

|

2014

|

tom nr 3

4011--4019

PL

Cienkie powłoki nanoszone są na podłoża charakteryzujące się stosunkowo niską chropowatością powierzchni oraz trwałym związaniem warstwy wierzchniej z rdzeniem. Równie istotną wielkością jest twardość podłoża. Można ją zwiększyć np. poprzez obróbkę mechaniczną, jaką jest kulowanie lub cieplnochemiczną, np. azotowanie. W pracy przedstawiono wyniki badań twardości podłoży oraz adhezji cienkiej powłoki CrN do podłoży kulowanych oraz azotowanego w odniesieniu do podłoża w stanie wyjściowym. Uzyskane wyniki potwierdziły, że wzrost wartości czasu ekspozycji (przy stałym ciśnieniu powietrza) w zakresie 120s - 600 s powoduje wzrost twardości od 405 HV5 do 502 HV5, przy podłożu w stanie wyjściowym 299 HV5. Ze wzrostem twardości powierzchniowej rośnie znacząco parametr chropowatości powierzchni Ra (około 20 razy). Przyczepność powłoki CrN badano metodą rysy i w teście Daimlera Benza. Nie zaobserwowano znaczących różnic przyczepności powłoki do podłoży kulowanych i w stanie wyjściowym. Znaczący wzrost przyczepności (około 2 razy) zaobserwowano dla powłoki osadzonej na podłożu azotowanym. Wyniki testu Daimlera-Benza są zbieżne z wynikami testu rysy.Cienkie powłoki nanoszone są na podłoża charakteryzujące się stosunkowo niską chropowatością powierzchni oraz trwałym związaniem warstwy wierzchniej z rdzeniem. Równie istotną wielkością jest twardość podłoża. Można ją zwiększyć np. poprzez obróbkę mechaniczną, jaką jest kulowanie lub cieplnochemiczną, np. azotowanie. W pracy przedstawiono wyniki badań twardości podłoży oraz adhezji cienkiej powłoki CrN do podłoży kulowanych oraz azotowanego w odniesieniu do podłoża w stanie wyjściowym. Uzyskane wyniki potwierdziły, że wzrost wartości czasu ekspozycji (przy stałym ciśnieniu powietrza) w zakresie 120s - 600 s powoduje wzrost twardości od 405 HV5 do 502 HV5, przy podłożu w stanie wyjściowym 299 HV5. Ze wzrostem twardości powierzchniowej rośnie znacząco parametr chropowatości powierzchni Ra (około 20 razy). Przyczepność powłoki CrN badano metodą rysy i w teście Daimlera Benza. Nie zaobserwowano znaczących różnic przyczepności powłoki do podłoży kulowanych i w stanie wyjściowym. Znaczący wzrost przyczepności (około 2 razy) zaobserwowano dla powłoki osadzonej na podłożu azotowanym. Wyniki testu Daimlera-Benza są zbieżne z wynikami testu rysy.

EN

The substrates to thin films deposition should be characterized by low surface roughness and high binding of surface layer to the core. The substrate hardness is also significant parameter which can be enhanced by mechanical treatment, for example shot peening or treated or thermo-chemically hardening and tempering, e.g. nitriding. The paper presents the results of substrate hardness and adhesion of thin CrN coatings to shot-peened and nitrided substrates, related to the substrate in the initial state. The results confirmed that with an increase the exposure time (at constant pressure of air) in the range of 120 s - 600 s the hardness rises from 405 HV5 to 502 HV5 (substrate hardness in the initial state 299 HV5). With the increase of the hardness significantly increases the surface roughness parameter Ra (about 20 times). CrN coating adhesion was determined by scratch method and Daimler Benz test. There were no significant differences in adhesion of the coating to the substrates both shot-peened and in initial state. A significant increase in adhesion (approximately 2 times) was observed for the coating deposited on the nitrided substrate. The results of Daimler-Benz test are consistent with the results of the scratch test.

4

Powłoki przeciwzużyciowe CrN/CrCN na nożach strugarskich do obróbki drewna

63%

Warcholiński B. , Gilewicz A.

Inżynieria Materiałowa

|

2009

|

tom Vol. 30, nr 6

516-519

PL

W pracy wykazano, że odporność na zużycie powłok wielowarstwowych, otrzymanych metodą PVD, składających się z azotku chromu i węglikoazot-ku chromu jest wyższa niż każdej z faz z osobna. Powłoki wielowarstwowe CrN/CrCN otrzymano metodą katodowego od-parowania łukowego. Składały się one z siedmiu modułów o grubości około 400 nm każdy i różnym stosunku podziału grubości warstw CrN i CrCN w mo-dule. Jako podwarstwę stosowano warstwę chromu o grubości 0,1 urn. Otrzy-mane powłoki poddano badaniom adhezji metodą rysy i Rockwella. Określono ich twardość oraz naprężenia, a także współczynnik tarcia i zużycie w skoja-rzeniu z drewnem. Wyniki badań wskazują, że najlepsze właściwości użytkowe ma powłoka o podziale warstw w module równym 2:1, ze względu na bardzo dobrą adhezję do podłoża, około 115 N i niski współczynnik zużycia.

EN

In the paper it is show that the wear resistance of multilayer PVD coatings, composing of chromium nitride and chromium carbonitride, exceeds that of both its phases. The multilayer CrN/CrCN coatings were deposited using cathodic are evaporation. They were composed from seven bilayer periods A with the thickness of 400 nm and different thickness ratio of CrN and CrCN layer The coating's adhesion was determined by scratch test (Fig. 2) and Rockwell test. The hardness, stress of the coatings (Fig. 1), friction (Fig. 3) and wear when the counterpart was wood pin were measured too. The results of this measurements show that the best usable properties have the coating with thickness ratio of 2:1 in bilayer (Fig. 6) because of high critical load, about 115 N and Iow wear rate.

5

Twarde powłoki ta-C otrzymane metodą impulsowego katodowego odparowania łukowego

63%

Gilewicz A. , Warcholiński B.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

tom Vol. 31, nr 1

50-53

PL

Powłoki z tetraedrycznego węgla ta-C wolne od wodoru otrzymywano metodą impulsowego katodowego odparowania łukowego na podłożu ze stali SW7M i krzemie. Strukturę powłoki badano za pomocą spektrometru Rama- na przy wzbudzeniu promieniowaniem o długości fali 514,5 nm. Zawartość fazy sp3 w powłoce określono na około 40%. Pomiary mikrotwardości i modułu Younga wykonano na urządzeniu CSM Nano Indentation Tester. Otrzymano wyniki odpowiednio 45 GPa i 385 GPa na powłokach naniesionych na chromową podwarstwę. Adhezję szacowano metodą rysy i metodą Daimlera-Benza. Powłoki charakteryzują się dobrą przyczepnością do podłoża, siła krytyczna Lc2 wynosi 71 N. Pomiary współczynnika tarcia i zużycia wy- konano w układzie kula-płaszczyzna, względem przeciwpróbki wykonanej z alundu, na urządzeniu CSM Tribometer - TRB. Wyniosły one odpowiednio 0,093 i 1,3×10-16 m3/Nm. Naprężenia w powłoce mierzone metodą Stoney'a mają charakter ściskający i są niższe niż 2 GPa.

EN

The ta-C hydrogenfree coatings were deposited using pulsed cathodic arc evaporation on HSS steel and silicon. Film structure was investigated by Raman spectroscopy at 514.5 nm excitation wavelength (Fig. 1). Film micro- hardness as high as 45 GPa and elastic modulus as 385 GPa were obtained by CSM Nano Indentation Tester on films with the Cr interlayer. By scratch test film adhesion about 71 N was measured (Fig. 3÷5). The friction coefficient (Fig. 6) and wear rate were made in ball on disc configuration using CSM Tribometer - TRB and alundum as a counterpart. The results were respec- tively, 0.093 i 1.3×10-16 m3/Nm. By profilometry using Stoney formula we obtained residual compressive stress values not higher than 2 GPa in as-de- posited about 40% sp3 ta-C films.

6

Właściwości wybranych powłok wielowarstwowych azotków Ti, Al, Mo

63%

Gilewicz A. , Warcholiński B.

Inżynieria Powierzchni

|

2013

|

tom nr 3

28--37

PL

W pracy przedstawiono wybrane właściwości mechaniczne powłok wielowarstwowych, otrzymanych metodą katodowego odparowania łukowego, z których jedną z warstw stanowił azotek chromu CrN, a drugą TiAlN, CrCN lub Mo2N. Badano przyczepność do podłoży stalowych metodą rysy i metodą Rockwella. Określono wskaźnik zużycia w skojarzeniu z przeciwpróbką alundową. Rezultaty badań wskazują, że wszystkie powłoki charakteryzują się dobrą adhezją z siłą krytyczną Lc2, wyższą niż 60 N oraz twardością powyżej 20 GPa. Powłoka Mo2N/CrN mimo stosunkowo niskiej siły krytycznej w porównaniu z pozostałymi badanymi powłokami charakteryzuje się najlepszymi właściwościami przeciwzużyciowymi, co jest prawdopodobnie spowodowane transformacją Mo2N → MoO3.

EN

The paper presents the selected mechanical properties of multilayer coatings obtained by cathodic arc evaporation, one of which was a layer of chromium nitride CrN, and the second TiAlN, CrCN and Mo2N. The adhesion to steel substrates using scratch test and Rockwell test was investigated. The wear rate of the coatings in combination with the alundum counterbody is presented. The results indicate that all coatings show good adhesion with the critical load Lc2, greater than 60 N and hardness above 20 GPa. The Mo2N/CrN coating despite the relatively low critical load compared with the other tested coatings have the best wear resistant properties, which is probably due to Mo2N → MoO3 the transformation.

7

Właściwości tribologiczne powłok CrCN w podwyższonej temperaturze

63%

Gilewicz A. , Warcholiński B.

Inżynieria Powierzchni

|

2011

|

tom nr 4

21-26

PL

Ze względu na wysoką odporność na utlenianie (650 0C) i zużycie powłoki azotku chromu stosowane są często do pracy w wysokiej temperaturze. Stosunkowo wysoki współczynnik tarcia jest jednak jednym w poważnych ograniczeń. Jego obniżenie jest tematem wielu prac badawczych. Obiecującym rozwiązaniem jest domieszkowanie azotku chromu węglem. Powłoka taka charakteryzuje się lepszymi właściwościami tribologicznymi w podwyższonych temperaturach. Powłoki CrN i CrCN nanoszono stosując metodę katodowego odparowanie łukowego przy stałym ciśnieniu cząstkowych azotu N2 i różnym natężeniu przepływu acetylenu C2H2. Powłoki o grubości 3,5-4 žm nakładano na podłoża z utwardzonej stali 4H13. Stężenie węgla w powłokach CrCN zmieniało się od 0 (CrN) do 53 % at. Testy tarcia i zużycia wykonano na tribotesterze pracującym w systemie kula-tarcza wyposażonym w grzejnik i regulator temperatury, umożliwiający jej sterowanie. Zastosowano naprzemienne grzanie do temperatury 400 0C, a następnie chłodzenie do 100 0C. Cykl ten powtarzano dwukrotnie. Stwierdzono, że dla powłoki CrCN z 20 % at. stężeniem węgla zużycie w temperaturze pokojowej i po cyklu programowanego grzania jest porównywalne.

EN

Chromium nitride based coatings are resistant to both high oxidation (650 0C) and wear. Due to that they are often used in work at high temperature. Relatively high coefficient of friction is one of the serious restriction in application. Reduction of CoF is a subject of many research and experimental works. The promising solution is doping CrN coatings by carbon to improve the tribological properties at elevated temperature. CrN and CrCN coatings have been deposited using cathodic arc evaporation technology with constant partial pressure of nitrogen N2 and variable acetylene C2H2 flow. The coatings with the thickness of 3.5-4 žm have been deposited on hardened X40H13 steel substrates. The carbon contents in the coatings varied from 0 at.% (CrN) up to 53 at.%. Wear testing was done using a ball-on-disc tribometer equipped with controllable heater. Two cycles of heating to the temperature of 400 0C and cooling to 100 0C were done. For the CrCN coatings with 20 at. % of carbon contents it was found that the wear values calculated for the measurements at room temperature and after programmable heating are comparable.

8

Kształtowanie warstwy wierzchniej w połączonych procesach kulowania i azotowania na przykładzie stali 40HM

63%

Łupicka O. , Warcholiński B.

Inżynieria Powierzchni

|

2011

|

tom nr 4

43-49

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczące wpływu obróbki plastycznej (kulowania) poprzedzającej proces azotowania na właściwości warstwy wierzchniej, m. in. badania profili twardości, badania twardości powierzchniowej, budowę i skład fazowy przypowierzchniowej warstwy węgloazotków żelaza. W przeprowadzonym eksperymencie przyjęto stały czas procesu kulowania (360 s) oraz trzy wartości ciśnienia powietrza 0,35, 0,45 i 0,55 MPa. Głównym celem pracy było zaprezentowanie wpływu różnych parametrów kulowania na kształtowanie się i budowę warstwy azotowanej.

EN

Results of investigations of the influence of plastic treatment (shot peening) which has preceded the process of the nitriding on the properties of the tested surface layer are presented. Following examinations have been done among the others: profiles of the hardness, surface hardness, structure and phase composition in near surface layers of carbonitrides of iron. In conducted experiments permanent time was 360 s of the shot peening process and three variable air pressures 0,35, 0,45 i 0,55 MPa were taken. The aim of the work was to show how various parameters of shot peening have influenced on the forming of nitrided layer structure.

9

Wpływ napięcia polaryzacji podłoża na właściwości powłok CrN i CrCN otrzymywanych metodą katodowego odparowania łukowego

63%

Warcholiński B. , Gilewicz A.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

tom Vol. 33, nr 5

460--463

PL

Azotki metali przejściowych formowane metodami PVD charakteryzują się właściwościami będącymi przedmiotem wielu zastosowań. Powłoki z azotku chromu wykazują większą odporność na utlenianie w porównaniu z innymi powłokami azotkowymi oraz dobrą odporność na zużycie. Wprowadzenie do azotku chromu niewielkiej ilości węgla poprawia właściwości użytkowe powłok: zwiększa ich twardość, obniża współczynnik tarcia i wskaźnik zużycia. Inną drogą poprawy właściwości powłok jest optymalizacja parametrów procesu ich formowania. W prezentowanej pracy opisano wpływ jednego z parametrów technologicznych, napięcia polaryzacji podłoża, na niektóre właściwości mechaniczne oraz stan powierzchni otrzymywanych powłok. Powłoki CrCN i CrN formowano metodą katodowego odparowania łuko- wego na podłożach ze stali szybkotnącej HS6-5-2. Zmiennym parametrem podczas procesu nanoszenia powłok było napięcie polaryzacji podłoża (w zakresie od –10 V do –300 V). Badano skład fazowy powłok, koncentrację powierzchniową i rozmieszczenie makrocząstek na powierzchni, twardość i ich przyczepność do podłoża. Wyniki badań wskazują, że ze wzrostem napięcia polaryzacji chropowatość powłok Ra zmniejsza się. Chropowatość powłok CrCN jest o połowę większa w porównaniu z powłokami CrN. Największa liczba makrocząstek na powierzchni powłoki zawiera się w przedziale wielkości do 1 μm. Przy niskich napięciach polaryzacji podłoża powłoki krystalizują w strukturze kolumnowej, wzrost napięcia powoduje zmniejszenie ziaren. Efekt ten jest szczególnie widoczny w powłokach CrCN. Twardość powłok CrN i CrCN jest zbliżona i zawiera się w przedziale od 18 GPa (dla powłok otrzymanych przy napięciu –10 V) do 26 GPa (–150 V). Przyczepność powłok CrN do podłoża zmniejsza się od 96 N do 74 N ze wzrostem napięcia polaryzacji od –10 V do –300 V, natomiast w przypadku powłok CrCN nie zależy od napięcia polaryzacji.

EN

Transition metal nitrides deposited using PVD methods are characterized by properties which are the subject of many applications. Chromium nitride coatings exhibit better oxidation resistance compared to other nitride coatings and good wear resistance. A small amount of carbon added to chromium nitride improves the properties of coatings: it increases their hardness, reduces coefficient of friction and wear rate. Another way of improving the properties of the coatings is to optimize the process parameters of deposition. This paper describes the effect of one of the technological parameters, the substrate bias voltage on some mechanical properties and surface quality of the coatings. CrCN and CrN coatings were deposited using cathodic arc evaporation on HS6-5-2 steel substrates. Variable parameter during the deposition pro- cess of the coating was the substrate bias voltage (in the range from –10 V to –300 V). The phase composition of coatings, the surface distribution of macroparticles, the hardness and adhesion were investigated. The results indicate that with increasing bias voltage of coatings’ surface roughness Ra is lower. Roughness of CrCN coatings is about 50% higher compared to the CrN coatings (Tab. 1). The largest number of macroparticles on the surface of the coatings is in the range up to 1 μm (Fig. 1, 2). At lower substrate bias voltages the coatings show column structure. The increase in voltage causes a reduction of grain. This effect is particularly evident in the CrCN coatings. The hardness of CrN and CrCN coatings is similar and ranges from 18 GPa (for coatings obtained at a bias voltage of –10 V) to 26 GPa (–150 V). CrN coatings adherence to the substrate is reduced from 96 N to 74 N with increasing bias voltage from –10 V to –300 V, while in the case of CrCN coatings does not depend on bias voltage.

10

Właściwości powłok AlCrN otrzymanych metodą katodowego odparowania łukowego

63%

Gilewicz A. , Warcholiński B.

Inżynieria Powierzchni

|

2015

|

tom nr 4

11--18

PL

Powłoki AlCrN formowane są wieloma metodami, m.in. w procesie katodowego odparowania łukowego. Charakteryzuje się on dużą szybkością nanoszenia, ale gorszą jakością powierzchni w porównaniu z powłokami uzyskanymi np. metodą rozpylania magnetronowego. W niniejszej pracy opisano wpływ parametrów technologicznych (ciśnienia azotu w komorze roboczej, temperatury i napięcia polaryzacji podłoża) na niektóre właściwości mechaniczne, skład chemiczny oraz stan powierzchni otrzymywanych powłok. Zaobserwowano występowanie stosunkowo dużej ilości makrocząstek na powierzchni powłoki zależne od ciśnienia azotu i napięcia polaryzacji podłoża. Rezultaty badań wskazują, że wraz ze wzrostem ciśnienia azotu parametr chropowatości powłok Ra maleje, a wraz ze wzrostem napięcia polaryzacji podłoża jest prawie stały. Twardość powłok jest zależna od parametrów ich formowania: zwiększa się wraz ze wzrostem ciśnienia azotu w komorze i napięcia polaryzacji podłoży podczas formowania powłok, a maleje wraz ze wzrostem temperatury. Powłoki AlCrN charakteryzują się bardzo dobrą przyczepnością do podłoża. Siła krytyczna dla powłok otrzymywanych w ciśnieniu azotu od 0,8 Pa do 4 Pa jest stała i wynosi ok. 90 N, natomiast siła krytyczna dla powłok formowanych przy wyższych napięciach polaryzacji podłoża maleje do ok. 60 N.

EN

AlCrN coatings are formed by means of different deposition methods, among others cathodic arc evaporation. On one hand, this method is characterized by high deposition rate but on the other hand, the surface shows poorer quality than, for example, the surface gained by means of agnetron sputtering method. This paper describes the influence of process parameters (nitrogen pressure in the working chamber, temperature and substrate bias voltage) on some mechanical properties, chemical composition and the surface quality of the obtained coatings. Relatively large number of macroparticles on the surface of the coating dependent upon the nitrogen pressure and substrate bias voltage was observed. The research results indicate that along with the increasing nitrogen pressure coating the profile roughness parameter Ra coating decreases, and along with the increasing substrate bias voltage it is almost constant. The hardness of the coatings depends on the parameters of their formation: it increases along with the increase of the nitrogen pressure in the chamber and along with the substrate bias voltage during the formation of the coating, and it decreases along with the increasing temperature. AlCrN coatings are characterized by very good adhesion to the substrate. The critical force for the coatings obtained in the nitrogen pressure of 0.8 Pa to 4 Pa is fixed at about 90 N, but the critical force for the coatings formed at the high substrate bias voltage is reduced to about 60 N.

11

Wpływ chromu na właściwości powłok TiAlCrN

51%

Warcholiński B. , Gilewicz A. , Olik R.

Inżynieria Powierzchni

|

2010

|

tom Nr 4

48-54

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu chromu na właściwości mechaniczne i eksploatacyjne powłok przeciwzużyciowych PVD. Powłoki jedno- i wielowarstwowe TiAlN z dodatkiem chromu oraz powłoki odniesienia TiAlN i TiAlN/TiN nanoszono metodą katodowego odparowania łukowego. Powłoki wielowarstwowe składały się z 8 modułów o grubości około 250 nm każdy i stosunku podziału grubości warstw w module (TiAlN:CrN oraz TiAlN:TiN) jak 1:1. Skład chemiczny określano metodą EDS a skład fazowy metodą dyfrakcji rentgenowskiej. Wyznaczono twardość, adhezję, współczynnik tarcia i wskaźnik zużycia powłok. Badane powłoki charakteryzują się dobrą adhezją, powłoki z dodatkiem chromu wykazują niższy współczynnik tarcia w porównaniu z pozostałymi badanymi powłokami, a także znacząco niższy wskaźnik zużycia.

EN

The article presents the results of the effect of chromium on the mechanical and operating properties PVD coatings. A mono- and multilayer TiAlN coatings with the addition of chromium and also reference coatings, TiAlN and TiAlN/TiN, were deposited using cathodic arc evaporation. The multilayer coatings were composed of 8 bilayers, each of them with alternating TiAlN and CrN (TiAlN and TiN) layers. The thickness of the bilayer was about 250 nm and the ratio of layer thickness partition (TiAlN:CrN and TiAlN:TiN) as 1:1. The chemical composition was determined by EDS method and phase composition using X-ray diffraction technique. The hardness, adhesion, friction coefficient and wear rate of the coatings were also evaluated. All investigated coatings are characterized by good adhesion. The coatings with chromium show a lower coefficient of friction when compared to other tested coatings and have significantly lower wear rate.

12

Własności tribologiczne twardych warstw Cr(C,N) otrzymywanych metodą katodowego odparowania łukowego

51%

Gilewicz A. , Warcholiński B. , Kukliński Z.

Inżynieria Materiałowa

|

2006

|

tom Vol. 27, nr 5

972-975

PL

W artykule przedstawione zostały wyniki badań cienkich warstw azotku chromu z dodatkiem węgla otrzymywanych metodą katodowego odparowania łukowego (CAPVD). Celem prowadzonych prac było badanie wpływu zmiany składu atmosfery podczas nakładania cienkich powłok Cr(C,N) na ich właściwości użytkowe. Badano osiem warstw, w których zwiększała się ilość węgla, od 5 do 37 % at, a także warstwy CrN i CrC. Otrzymane warstwy charakteryzują się dużą twardością 23-33 GPa i wysoką adhezją. Przedstawione zostały wyniki badań struktury oraz rezultaty badań tribologicznych.

EN

Wear- resistant coatings based on titanium have been widely applied in industry. Hard films with chromium e.g. CrN are important group of protective coatings. It's known that carbon addition in CrN films can change intrinsic stress causing change an adhesion, friction coefficient and hardness. In this paper, the result of works on arc-evaporated thin chromium nitride supported carbon on structure and useful properties modification are shown. Deposited coatins have microhardness in a range of 23-33 GPa and good adhesion. The results of X-ray diffraction and friction are shown.

13

Wpływ zawartości węgla w powłokach CrCN na zużycie cierne - próba optymalizacji

51%

Warcholiński B. , Gilewicz A. , Olik R. , Lipiński D.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

tom Vol. 31, nr 4

1280-1282

PL

Powłoki CrCN charakteryzują się dobrymi właściwościami przeciwzużyciowymi. Zależą one od zawartości węgla w powłoce. W artykule przedstawiono wynik optymalizacji (metodą analityczną) zawartości węgla w powłoce CrCN, przeprowadzonej dla uzyskania minimalnego zużycia powłoki. Wynik optymalizacji weryfikowano z pomiarami wskaźnika zużycia (wyznaczanego w standardowej metodzie pin-on-disc) powłok jednowarstwowych i wielowarstwowych CrCN/CrN o stałej grubości modułu CrCN+CrN i stosunku podziału warstw w module. Wynikiem optymalizacji jest wyznaczenie przedziału zawartości węgla 9÷14% at. Doświadczalnie potwierdzono, że powłoka CrCN z zawartością węgla w zakresie 10÷13% at. Wykazuje najmniejsze zużycie. Wskaźnik zużycia powłoki jednowarstwowej CrCN wynosi wowczas 4,4.10-7 mm3/Nm. Powłoka wielowarstwowa wykazuje minimum zużycia w podobnym zakresie zawartości węgla (7÷10% at.), a wskaźnik zużycia ma wartość 1,0.10-7 mm3/Nm.

EN

Chromium base coatings, eg. CrCN are excellent protective candidate for wear protection applications due to their high hardness, good wear and oxidation resistance. These properties are dependent on carbon content in the coatings. In this paper the description of carbon content optimization method from the point of view of wear determined in standard pin-on-disc method. The optimization result was verified with wear rate measurements of mono- and multilayer coatings. The multilayer CrCN/CrN coatings architecture were: constant bilayer CrCN+CrN thickness and constant thickness CrCN:CrN ratio and variable carbon content in CrCN layer. It was determined from optimization that the coatings with 10÷13 at. % of carbon content shows minimum wear. It was confirmed by wear tests; the wear rate for monolayer coating is about 4,4.10-7 mm3/Nm. The multilayer coating shows, in this range of carbon content, lower wear rate - 1,0.10-7 mm3/Nm.

14

Eksploatacyjne aspekty stosowania cienkich powłok na narzędzia do obróbki drewna

51%

Warcholiński B. , Półrolniczak A. , Gilewicz A. , Olik R.

Inżynieria Powierzchni

|

2011

|

tom nr 2

81-89

PL

W referacie omówiono ogólnie zagadnienia związane z kierunkami rozwoju przemysłu obróbki drewna, materiały narzędziowe dla potrzeb przemysłu drzewnego, technologie zwiększające odporność na zużycie narzędzi, rodzaje powłok nanoszonych na narzędzia do obróbki drewna, czynniki techniczne i ekonomiczne uzasadniające stosowanie cienkich i twardych powłok, koszt narzędzi do obróbki drewna oraz przedstawiono wyniki badan własnych dotyczących trwałości eksploatacyjnej narzędzi do obróbki drewna i materiałów drewnopodobnych.

EN

There is discussion on such issues as: main directions of developing of wood industry, materials for wood engineering tools, technologies improving their wear resistant properties, types of coatings deposited on woodworking tools, technical and economical factors determining applications of thin and hard coatings and cost estimations for woodworking tools. Investigations have been done by own and the results of durability of tools for wood and wood like materials are presented.

15

Multisource, magnetron deposited Al-Cu-Fe thin film coatings - the structure and properties

51%

Gulbiński W. , Warcholiński B. , Suszko T. , Kazimierowicz R.

Problemy Eksploatacji

|

2006

|

tom nr 4

69-79

EN

Thin films of Al-Cu-Fe type have been deposited by means of multisource, DC magnetron sputtering from elemental, metallic targets. The composition of films, studied by the EDS method, has been chosen which is close to the one corresponding to the icosahedral quasicrystalline phase [psi]-Al(62.5)Cu(25.0)Fe(12.5) X-ray diffraction studies of films deposited at 400°C on steel substrates revealed that the cubic [beta]-Al(Cu,Fe) phase is a dominant one. SEM and TEM techniques have been used for the surface and cross section characterisation of deposits. Prolonged post annealing of these coatings led to inter-diffusion of components between the steel substrate and the coating. It leads to the change of the phase composition of the coating and the iron-rich monoclinic [lambda]-Al3Fe1-xCux phase emerges in the film. The preliminary studies of microhardness and tribological behaviour show that the film microhardness reaches a local maximum of about 8.5 GPa for the chemical composition close to the one of the quasicrystalline phase. However, the presence of this phase in studied films has not been proven yet. The friction coefficient values, measured against alumina in ball on disc geometry, oscillate around 0.65 - the value lower than that observed for uncoated 4H13 steel.

PL

Cienkie warstwy trójskładnikowe Al-Cu-Fe nanoszono metodą stałoprądowego, wieloźródłowego rozpylania magnetronowego z katod metalicznych. Skład warstw, kontrolowany metodą spektroskopii energodyspersyjnej (EDS) był zbliżony do składu quasi-krystalicznej fazy [psi]-Al(62.5)Cu(25.0)Fe(12.5) o symetrii dwudziestościanu. Struktura warstw nanoszonych przy temperaturze podłoża równej 400°C odpowiadała kubicznej fazie [beta]-Al(Cu,Fe). Morfologię powierzchni warstw oraz ich strukturę badano odpowiednio metodami elektronowej mikroskopii skaningowej (SEM) oraz transmisyjnej mikroskopii elektronuzji składniowej (TEM). Długotrwałe wygrzewanie badanych warstw, nanoszonych na stali prowadzi do dyfuzji żelaza w głąb warstwy, co skutkuje pojawieniem się bogatej w żelazo jednoskośnej fazy [lambda]-Al3Fe1-xCux. Wstępne badania mikrotwardości wskazują na szerokie maksimum na poziomie 8,5 GPa dla warstw o składzie zbliżonym do składu fazy quasi-krystalicznej. Obecność wydzieleń tej fazy w badanych warstwach nie została jeszcze jednoznacznie potwierdzona. Współczynnik tarcia, mierzony względem ceramiki alundowej w układzie kula--płaszczyzna, oscyluje wokół wartości 0,65 i jest niższy niż obserwowany dla niepokrytej stali 4H13.

16

Wybrane właściwości mechaniczne powłok AlCrN otrzymanych metodą katodowego odparowania łukowego

51%

Gilewicz A. , Goluch B. , Kukliński Z. , Warcholiński B.

Mechanik

|

2016

|

tom R. 89, nr 5-6

538--539

PL

W pracy porównano wybrane właściwości mechaniczne powłok decydujące o ich odporności na zużycie: twardość i przyczepność do podłoża. Powłoki AlCrN otrzymywano w szerokim zakresie ciśnień azotu z katod AlCr o składzie 70:30 i 50:50. Badano także szybkość nanoszenia powłok i chropowatość ich powierzchni.

EN

In paper the selected mechanical properties of coatings which determine their wear resistance, i.e. hardness and adhesion to the substrate were compared. AlCrN coatings were obtained using cathode composition of AlCr 70:30 and 50:50 in a wide range of nitrogen pressure. The coating deposition rate and the surface roughness were also investigated.

17

Ocena jakości powłokowych systemów areologicznych stal narzędziowa HS6-5-2, powłoka CrN/CrCN o różnym parametrze modulacji λ metodą Recatest

51%

Betiuk M. , Warcholiński B. , Gilewicz A.

Inżynieria Powierzchni

|

2016

|

tom Nr 4

58--64

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań mikrostruktury i właściwości powłok PVD typu CrN/CrCN o grubości 4,8 µm o różnym parametrze modulacji. Szczególną uwagę zwrócono na problematykę oceny jakości powłok wielowarstwowych na podstawie wyników badań przy zastosowaniu metody Recatest (test rysy + zgład sferyczny). Stwierdzono, że powłoki charakteryzują się dużą przyczepnością do podłoża, powyżej 100 N, a powłoka złożona z ośmiu modułów o parametrze modulacji λ = 0,60 µm nawet 120 N.

EN

This report presents the results of microstructure tests and the properties of CrN/CrCN type coatings with a thickness of 4.8 µm with varying modulation parameters. Particular attention was paid to the problem of assessing the quality of multilayer coatings based on test results using the Recatest methods (scratch test + spherical metallographic section test). It was found that coatings investigated show large adhesion, above 100 N and coating composed from 8 modules, each of 0.60 µm in thickness even 120 N.

18

Struktura, morfologia i właściwości mechaniczne powłok AlCrN otrzymanych metodą katodowego odparowania łukowego

51%

Gilewicz A. , Jędrzejewski R. , Myśliński P. , Warcholiński B.

Inżynieria Powierzchni

|

2018

|

tom nr 2

61--69

PL

Powłoki AlCrN formowano na podłożach stalowych (HS6-5-2) przy użyciu katodowego odparowania łukowego. Badano wpływ ciśnienia azotu oraz napięcia polaryzacji podłoża na właściwości powłok CrAlN formowanych z katody Al80Cr20, takie jak: skład chemiczny i fazowy, morfologia ich powierzchni, szybkość nanoszenia, twardość i przyczepność do podłoża. Określono, że szybkość nanoszenia powłok w środowisku azotu o ciśnieniu 3 Pa jest największa, a wraz ze wzrostem ujemnego napięcia polaryzacji podłoża szybkość nanoszenia maleje. Parametr chropowatości Ra powierzchni powłok zmniejsza się wraz ze wzrostem ciśnienia azotu podczas ich formowania. Przypuszczalnie jest to związane ze zmniejszaniem się ilości makrocząstek na powierzchni powłoki. Twardość powłok (uwzględniając niepewność pomiarową) jest niezależna od ciśnienia azotu, ale zwiększa się wraz ze wzrostem ujemnego napięcia polaryzacji podłoża. Przyczepność powłoki zwiększa się wraz ze wzrostem ciśnienia azotu do 3–4 Pa, a następnie maleje. Wzrost ujemnego napięcia polaryzacji podłoża podczas formowania powłoki pogarsza jej przyczepność do podłoża.

EN

CrAlN coatings have been formed on steel substrates (HS6-5-2) using cathodic arc evaporation. The influence of nitrogen pres-sure and substrate bias voltage on the properties of CrAlN coatings formed from Al80Cr20 cathode, such as: chemical and phase composition of the coatings, their surface morphology, deposition rate, hardness and adhesion to the substrate have been investigated. It has been determined that the rate of the deposition of coatings in the nitrogen atmosphere with the pressure of 3 Pa is the highest and that with the increase of the negative bias voltage of the substrate the deposition rate decreases. The roughness parameter Ra of the coating surface decreases as the nitrogen pressure increases during their formation. Presumably, this is related to the reduction of the amount of macroparticles on the surface of the coating. The hardness of the coatings (taking into account the measurement uncertainty) is independent of the nitrogen pressure, but it increases with the increase of the negative bias voltage of the substrate. The adhesion of the coating increases with the increase of the nitrogen pressure to 3–4 Pa, and then it decreases. The increase in the negative bias voltage of the substrate during the formation of the coating deteriorates its adhesion to the substrate.

19

Cienkie warstwy węglików molibdenu MoCx nanoszone metodą reaktywnego rozpylania magnetronowego

51%

Gulbiński W. , Suszko T. , Warcholiński B.

Inżynieria Materiałowa

|

2003

|

tom R. XXIV, nr 6

490-493

PL

Węgliki molibdenu charakteryzujące się wysoką twardością, badane są pod kątem ich zastosowania na pokrycia antyzużyciowe części maszyn i mechanizmów. Cienkie warstwy MoCx nanoszono metodą reaktywnego, impulsowego rozpylania magnetronowego. Proces nanoszenia kontrolowano metodą spektroskopii emisyjnej plazmy procesowej, śledząc wybrane atomowe linie emisyjne molibdenu. W pracy przedstawione zostały wyniki badań rentgenowskich oraz XPS, pomiarów mikrotwardości, przewodnictwa elektrycznego i adhezji warstw nanoszonych na ulepszane cieplnie podłoża ze stali 4H13 i podłoża alundowe oraz rezultaty badań tribologicznych prowadzonych w układzie kula-płaszczyzna, zarówno w temperaturze pokojowej, jak i w wysokich temperaturach (do 400 stopni Celsjusza) w atmosferze powietrza o normalnej wilgotności. Stwierdzono, że najlepsze właściwości tribologiczne wykazują warstwy mające charakter nanokompozytu złożonego z wydzieleń węglika molibdenu w matrycy amorficznego uwodornionego węgla.

EN

Molybdenum carbides possessing high hardness are studied in the context of their tribological properties. Thin films of MoCx were deposited on steel (4H13) and alumina substrates by reactive magnetron sputtering controlled by optical emission spectroscopy method. Structure and phase composition of deposits were studied by means of X-ray diffractometry and XPS. Results of microhardness and electrical conductivity are shown, respectively. Tests of dry friction in air of normal humidity were carried out in ball-on-disc configuration in the temperature range 20-400 degrees centigrade. Tribological behaviour of studied was discussed in terms of processes occuring at the surface of the coating during high temperature tests. The best results were found for nanocomposite coatings containing nanocrystalline molybdenum carbide embedded in the matrix of amorphous, hydrogenated carbon.

20

Zastosowanie metody Taguchi do optymalizacji parametrów procesu azotowania gazowego

51%

Olik R. , Warcholiński B. , Ratajski J. , Michalski J.

Inżynieria Powierzchni

|

2011

|

tom nr 4

3-7

PL

Istniejące modele umożliwiające przewidywanie rezultatu procesu azotowania (symulacja składu fazowego warstwy azotków żelaza, ich grubości oraz grubości strefy roztworowej) nie pozwalają na uzyskanie zadowalających wyników w odniesieniu do azotowania realizowanego wg modernizowanych procedur (w szerokim obszarze zmian parametrów). Rodzi to konieczność przeprowadzenia wielu procesów, które uzupełniłyby bazę danych, umożliwiając stosowanie wspomnianych modeli azotowania. Jedną z metod umożliwiających określenie wpływu parametrów procesu technologicznego na kontrolowany proces, jest metoda Taguchi. Metoda ta pozwala na ograniczenie ilości koniecznych procesów testowych do uzyskania żądanych rezultatów, zmniejszając równocześnie koszt i czas ich przeprowadzenia. Określony tą metodą wskaźnik sygnał/szum (S/N) pozwala na ocenę istotności wpływu poszczególnych parametrów na przebieg procesu, który wciąż nie jest wystarczająco dobrze poznany.

EN

Existing models for predicting the effect of the nitriding process by simulating the phase composition and thickness of the layer of iron nitrides are often insufficient in the case of nitriding of new materials and the introduction of new procedures. Hence there is the need for supplying the database with multiple processes to allow the use of above mentioned models of nitriding. One of the approaches to determine the effect of technological process parameters on the controlled process is Taguchi method. This method allows to restrict the amount of required testing processes to achieve desired results, reducing both their costs and time. Determined by this method signal/noise ratio (S/N) allows the assessment of the significance of the impact of various parameters on the process, which is still not well enough understood.