W artykule opisano urządzenie oraz scharakteryzowano proces wytwarzania techniką impulsowego reaktywnego rozpylania magnetronowego (MAG) cienkich, tzn. o grubości kilku mikrometrów, powłok węglowych modyfikowanych wolframem w warunkach przemieszczania pokrywanych podłoży w komorze roboczej. Powłoki wytwarzane w takich warunkach mają budowę wielowarstwową, składającą się z wielu warstw W-C:H i[...]

Wytwarzane na bazie w.gla pow.oki typu a-C, a-C:H, X-C:H (X=W, Ti, i in.), cz.sto okre.lane wspolnym mianem DLC (Diamond-Like Carbon), s. przedmiotem intensywnych bada. od wielu lat z uwagi na ich unikalne w.a.ciwo.ci, w szczegolno.ci niski wspo.czynnik tarcia oraz wysok. odporno.. na zu.ycie przez tarcie. Jednak.e ze wzgl.du na znaczne zro.nicowanie w.a.ciwo.ci zale.nie od rodzaju pow.oki, wilgotno.ci atmosfery, temperatury czy rodzaju materia.u wspo.pracuj.cego z pow.ok., bardzo wa.nym zagadnieniem jest wybor pow.oki o odpowiednich w.a.ciwo.ciach dla okre.lonych zastosowa. tribologicznych. Lepsze poznanie uwarunkowa. uzyskania okre.lonych w.a.ciwo.ci, w szczegolno.ci tribologicznych ro.nych skojarze. tarciowych z udzia.em pow.ok DLC, mo.e u.atwi. wybor odpowiedniej pow.oki. W ostatnich latach stosunkowo du.o bada. po.wiecono wyja.nieniu mechanizmow zu.ycia i procesow tarcia .lizgowych skojarze. ciernych z udzia.em niemodyfikowanych pow.ok DLC zarowno uwodornionych (a-C:H) [1€5], jak i nie zawieraj.cych wodoru (a-C) [5€7]. W przypadku niemodyfikownych pow.ok DLC proces tarcia uwarunkowany jest zjawiskami grafityzacji i utleniania pow.oki oraz przeciwprobki, w wyniku ktorych w strefie styku powstaj. substancje grafitopodobne oraz produkty utleniania wspo.tr.cego materia.u. Nieliczne natomiast badania w tym zakresie prowadzone dla pow.ok modyfikowanych krzemem (Si-C:H) [5, 8], wolframem (W-C:H) [9] i tytanem (Ti-C:H) [10, 11] pokazuj., .e w procesie tarcia, oprocz grafityzacji i utleniania pow.oki, istotn. rol. mog. odgrywa., powstaj.ce podczas tarcia tlenki pierwiastkow zastosowanych do modyfikacji. Celem pracy by.o scharakteryzowanie w.a.ciwo.ci tribologicznych oraz procesu tarcia .lizgowych skojarze. tarciowych pow.ok a-C:H i W-C:H ze stal. .o.yskow. 100Cr6 i ceramik. Al2O3. Procedura wytwarzania Pow.ok i metod yka bada. Cienkie pow.oki a-C:H i W-C:H wytworzono technik. impulsowego reaktywnego rozpy[...]

  Wytwarzane na bazie węgla cienkie powłoki węglowe typu a-C, a-C:H oraz cienkie powłoki węglowe modyfikowane metalami i niemetalami typu X-C:H (X = W, Ti, Si, B, F i in.), często określane wspólnym mianem DLC (Diamond-Like Carbon), są przedmiotem intensywnych badań od wielu lat ze względu na ich unikatowe właściwości, w szczególności mały współczynnik tarcia oraz dużą odporność na zużycie przez tarcie w warunkach tarcia suchego. Jednakże z uwagi na znaczne zróżnicowanie powyższych właściwości zależnie od rodzaju powłoki, wilgotności atmosfery, rodzaju środka smarowego, temperatury czy rodzaju materiału współpracującego z powłoką bardzo ważnym zagadnieniem jest wybór powłoki o odpowiednich właściwościach dla określonych zastosowań tribologicznych. W przypadku niemodyfikownych powłok DLC proces tarcia suchego uwarunkowany jest zjawiskami grafityzacji i utleniania powłoki oraz przeciwpróbki, w wyniku których w strefie styku powstają substancje grafitopodobne oraz produkty utleniania współtrącego materiału [1, 2]. Badania w tym zakresie prowadzone dla powłok modyfikowanych metalami i niemetalami pokazują, że w procesie tarcia oprócz grafityzacji i utleniania powłoki istotną rolę odgrywają powstające podczas tarcia tlenki pierwiastków zastosowanych do modyfikacji [3, 4]. Badania skojarzeń ciernych z udziałem elementów pokrytych cienkimi powłokami na bazie węgla w olejach zawierających dodatki uszlachetniające pokazują, że dodatki te nie wpływają znacząco na współczynnik tarcia, natomiast zużycie pokrytych elementów silnie zależy od składu chemicznego oleju [5, 6]. Badania właściwości tribologicznych powłok na bazie węgla w wodzie wskazują na ich korzystne właściwości tribologiczne w obecności wody [7, 8]. Nieliczne badania powłok węglowych modyfikowanych borem pokazują, że charakteryzują się one amorficzną strukturą, a ich właściwości mechaniczne i tribologiczne silnie zależą od parametrów wytwarzania [9÷11]. Celem niniejszej pra[...]

W pracy opisano urządzenie oraz przedstawiono procedury wytwarzania powłok TiN i CrN, metodami impulsowego reaktywnego rozpylania magnetronowego (MAG) oraz katodowego odparowania łukowego (ARC), na st[...]

Cienkie powłoki na bazie węgla typu a-C, a-C:H, XC/a-C:H lub X-C:H (X=W, Ti, Mo, Si i in.), często określane wspólnym mianem DLC (Diamond-Like Carbon), wykazują korzystne właściwości tribologiczne, co powoduje, że coraz częściej wykorzystuje się je do pokrywania, np. przekładni zębatych, łożysk, prowadnic suwliwych i tocznych. Cienkie powłoki na bazie węgla modyfikowane metalami (Me-C:H) najczęściej wytwarza się techniką reaktywnego rozpylania magnetronowego [1÷6]. Uwarunkowania tej techniki wytwarzania powodują, że zastosowanie jej do pokrywania elementów węzłów ciernych maszyn wymaga ich przemieszczania w komorze roboczej z wykorzystaniem systemu planetarnego. Powłoki wytwarzane w takich warunkach wykazują budowę wielowarstwową [3, 7, 8]. Bardzo istotnym czynnikiem wpływającym na właściwości powłok jest ilość gazu węglonośnego wprowadzonego do atmosfery roboczej, która determinuje zawartość metalu w powłoce. Badania pokazują, że korzystne właściwości tribologiczne wykazują powłoki zawierające 2÷10% at. metalu lub niemetalu [1, 2, 4÷6], przy czym istotny wpływ na te właściwości mają także, między innymi, rodzaj współtrącego materiału oraz wilgotność atmosfery otaczającej węzeł tarcia [9, 10]. Celem pracy było scharakteryzowanie mikrostruktury powłok Mo-C:H wytwarzanych metodą impulsowego, reaktywnego rozpylania magnetronowego w warunkach przemieszczania pokrywanych elementów z wykorzystaniem systemu planetarnego oraz pokazanie relacji pomiędzy składem chemicznym i fazowym powłok a ich właściwościami mechanicznymi i tribologicznymi. Procedura wytwarzania i metod yka badań po włok Do wytwarzania cienkich nanokompozytowych powłok Mo-C:H zastosowano urządzenie i procedurę opisaną w pracy [7], a w tym artykule omówiono tylko najistotniejsze ich elementy. Powłoki wytwarzano techniką reaktywnego, impulsowego rozpylania magnetronowego w komorze próżniowej wyposażonej w dwa źródła łukowo-magnetronowe, jedno z targetem molibdenowym,[...]

Powłoki węglowe modyfikowane wolframem, określane jako W-C:H, WC/C, WC/a-C:H, W-DLC charakteryzują się niskim współczynnikiem tarcia i wysoką odpornością na zużycie w warunkach tarcia suchego [1÷5]. Wytwarzane są metodami PVD i CVD, jako monowarstwy oraz jako składowe w pokryciach wielowarstwowych i nanokompozytowych [1÷5]. Stosowane są do pokrywania elementów układów hydraulicznych, łożysk i przekładni zębatych, które mogą pracować na sucho, w płynach smarujących lub w warunkach ograniczonego smarowania [3÷7]. Badania tribologiczne skojarzeń tarciowych z udziałem cienkich powłok węglowych w środkach smarowych zawierających dodatki uszlachetniające pokazują, że nie wpływają one znacząco na współczynnik tarcia, natomiast zużycie pokrytych elementów silnie zależy od składu chemicznego środka smarnego [7÷11]. Może to wynikać z różnych mechanizmów oddziaływania środka smarowego, zawierającego dodatki uszlachetniające, z powłokami węglowymi modyfikowanymi metalami [10]. W skład pakietu dodatków uszlachetniających oleje silnikowe wchodzą dodatki zawierające m.in. związki pierwiastków, które są niebezpieczne dla środowiska naturalnego [11, 12]. Całkowite wyeliminowanie związków fosforu (ZDTP) z olejów silnikowych jest przedsięwzięciem bardzo trudnym, ponieważ ZD TP jest podstawowym dodatkiem przeciwzużyciowym, dla którego brak aktualnie równorzędnego substytutu. Negatywne oddziaływanie fosforu można obniżyć, stosując dodatki olejowe oparte na związkach wapnia, które w znacznym stopniu zapobiegają odkładaniu się fosforu w katalizatorze, a także przez zmniejszenie zużycia oleju przez silnik oraz przez obniżenie zawartości ZDTP, jednak kosztem pogorszenia właściwości przeciwzużyciowych oleju [11]. Celem pracy było scharakteryzowanie właściwości tribologicznych ślizgowych skojarzeń tarciowych bez i z udziałem cienkich powłok węglowych zawierających 2÷10% at. wolframu w warunkach smarowania olejem bez dodatków uszlachetniających (bazowy[...]

Cienkie powłoki węglowe typu a-C, a-C:H i X-C:H (X=W, Ti, Cr, Si i in.), często określane wspólnym mianem DLC (Diamond-Like Carbon), wykazują korzystne właściwości tribologiczne w warunkach tarcia suchego, co powoduje, że wykorzystuje się je do pokrywania, np. przekładni zębatych, łożysk, prowadnic suwliwych i tocznych. Istotne czynniki determinujące możliwości szerokiego wykorzystania powłok DLC, w szczególności modyfikowanych metalami, do pokrywania elementów węzłów ciernych maszyn przedstawiono między innymi w pracach [1, 2]. Cienkie powłoki DLC modyfikowane metalami najczęściej wytwarza się techniką reaktywnego rozpylania magnetronowego [3÷6]. Uwarunkowania tej techniki wytwarzania powodują, że zastosowanie jej do pokrywania elementów węzłów ciernych maszyn wymaga ich przem[...]

  Narzędzia ze stali narzędziowych ze względu na dużą ciągliwość i odporność na pękanie są nadal szeroko stosowane, pomimo możliwości stosowania na narzędzia skrawające materiałów twardych i super twardych [1]. Modyfikacja narzędzi stosowanych w przemyśle drzewnym polega obecnie głównie na wytwarzaniu metodami fizycznego osadzania z fazy gazowej (PVD) na ich roboczych powierzchniach powłok pojedynczych i wielowarstwowych azotków i węglików metali przejściowych (Ti, Cr, W) oraz jedno i wieloskładnikowych z dodatkami pierwiastków lekkich (Al, Si) [2÷7]. W ostatnich latach poprawę właściwości skrawnych narzędzi ze stali narzędziowych stosowanych do obróbki drewna litego uzyskano dzięki zastosowaniu twardych powłok, w szczególności na bazie CrN i CrCN [2, 5, 7÷11]. Coraz częściej w przemyśle drzewnym są stosowane również powłoki na bazie węgla [3, 7, 11÷16]. Celem badań było wytworzenie metodą łukową oraz zbadanie właściwości powłok z trzema rodzajami podwarstwy na bazie chromu i warstwą zewnętrzną DLC (Diamond-Like Carbon). Określono również wpływ modyfikacji powierzchni natarcia noży strugarskich wykonanych ze stali szybkotnącej HS6-5-2 powłokami DLC z podwarstwami na bazie chromu na ich trwałość oraz zużycie podczas prób przemysłowych podczas obróbki drewna sosnowego. WYTWARZANIE ORAZ METODYKA BADAŃ POWŁOK Podwarstwy na bazie chromu wytwarzano techniką katodowego odparowania łukowego CVA (Cathodic Vacuum Arc) wykorzystując urządzenia TINA 900M i C55CT (INOVAP Dresden) w laboratoriach Politechniki Koszalińskiej. Diamentopodobne warstwy wierzchnie (DLC) wytwarzano techniką zmodyfikowanego katodowego odparowania łukowego MCVA (Modified Cathodic Vacuum Arc) w urządzeniu C55CT. Technika ta polegała na nałożeniu na podkład stałoprądowy o wartości prądu 50 A wyładowania impulsowego o kształcie sinusoidy i maksymalnej wartości natężenia prądu 1400÷1600 A. Częstotliwość powtarzania impulsów wynosiła 100 Hz, czas ich trwania około 0,[...]

  Mała gęstość i inne korzystne własności oraz relatywnie przystępna cena sprawiły, że stopy aluminium pod względem wykorzystania we współczesnej technice są drugą po stalach i żeliwach grupą tworzyw metalicznych stosowaną w różnorodnych obszarach. Barierą dla jeszcze szerszego ich wykorzystania są własności powierzchniowe, w tym w zwłaszcza niska twardość i odporność na zużycie przez tarcie. Dlatego szczególna rola w uzyskaniu własności użytkowych umożliwiających stosowanie stopów aluminium w warunkach zwiększonych narażeń tribologicznych przypada inżynierii powierzchni. Biorąc pod uwagę zachęcające doświadczenia własne dotyczące zwiększania własności użytkowych stopów magnezu za pomocą powierzchniowych warstw azotków [1, 2], można sądzić, że wytwarzanie metodami PVD powierzchniowych warstw azotków, zwłaszcza azotków tytanu, jest jednym z potencjalnie skutecznych rozwiązań również w odniesieniu do stopów aluminium. Analiza nielicznych źródeł literaturowych dotyczących tego zagadnienia [3÷6] wykazuje, że jest ono słabo rozpoznane, zwłaszcza w aspekcie wpływu warstw azotków na własności korozyjne stopów aluminium. Ze względu na katodowy w porównaniu z aluminium charakter tych warstw i ich zdefektowanie wynikające z specyfiki metod PVD wpływ wytwarzanych warstw może nie być korzystny. Istotnym z punku widzenia dopuszczalnych obciążeń mechanicznych aspektem wydaje się również kwestia wpływu procesów wytwarzania powierzchniowych warstw azotków metodami PVD na własności mechaniczne, w tym twardość, podłoży ze stopów aluminium. Własności mechaniczne ze względu na podwyższoną temperaturę występującą w procesach osadzania metodami typu PVD w efekcie aktywowanych cieplnie procesów takich jak zdrowienie, rekrystalizacja i przestarzenie mogą ulegać niekorzystnym zmianom. W pracy podjęto badania wpływu powierzchniowych warstw azotku tytanu TiN na twardość, odporność tribologiczną i korozyjną wybranych stopów aluminium do utwardzania wyd[...]