Politechnika Koszalińska Instytut Mechatroniki, Nanotechnologii i Techniki Próżniowej Powłoki na bazie CrN Koszalin 2009 POIG - Hybrydowe technologie modyfikacji powierzchni narzędzi do obróbki drewna

Technologia - szybkość nanoszenia Urządzenie: TINA 900 M Metoda nanoszenia: katodowe odparowanie łukowe Podłoża: SW7M Odległość źródło – podłoże: 18 cm Czyszczenie jonowe: -600 V, 10 min, Ar - 0,5 Pa Temperatura podłoży: 300 Napięcie polaryzacji podłoży: -70 V Prąd łuku: 80 A Atmosfera: N2, 0,2 – 2,0 Pa Podwarstwa: 0,1 mm Cr Szybkość osadzania powłok monowarstwych CrNx. B. Warcholiński, A. Gilewicz, Inżynieria Powierzchni 3 (2009) 27-33

Dron 2 Promieniowanie Co Ka Dyfraktogramy powłok CrNx nanoszonych przy różnych ciśnieniach cząstkowych azotu. B. Warcholiński, A. Gilewicz, Inżynieria Powierzchni 3 (2009) 27-33

twardość Metoda Vickersa: mikroskop Neophot 2 + przystawka Hannemanna. Obciążenia w przedziale 0,11,0 N. Odciski - scanningowy mikroskop elektronowy. Twardość wyznaczono stosując metodę Jönssona - Hogmarka B. Warcholiński, A. Gilewicz, Inżynieria Powierzchni 3 (2009) 27-33

adhezja Cr - N Metoda rysy: Revetest® Scratch-Tester z wgłębnikiem diamentowym Rockwella typu C. Parametry: 10 mm/min i 200 N/min. Siła krytyczna Lc2 - całkowite oderwanie powłoki od podłoża. B. Warcholiński, A. Gilewicz, Inżynieria Powierzchni 3 (2009) 27-33

adhezja Siła krytyczna Lc2 dla różnych powłok.

adhezja – CrCN A. Gilewicz, B. Warcholiński, Z. Kukliński, Inżynieria Materiałowa 5 (2006) 972-975

adhezja – CrCN i CrCN/CrN Grubość powłoki ~ 2,9 μm Zawartość węgla ~ 10 % at. Grubość modułu ~ 400 nm Stosunek podziału warstw CrCN:CrN - 1:5 B. Warcholiński, A. Gilewicz, IV Symposium on Vacuum Based Science and Technology, Koszalin-Kołobrzeg 2009

tarcie - CrCN B. Warcholiński, A. Gilewicz, Z. Kukliński, P. Myśliński, Vacuum 83 (2009) 715-718

tarcie - drewno Grubość powłoki ~ 2,9 μm Grubość modułu ~ 400 nm Stosunek podziału warstw CrCN:CrN - 1:5 h=40mm Φ = 6mm Przekrój promieniowy Przekrój poprzeczny Przekrój styczny sworzeń B. Warcholinski, A. Gilewicz, Z. Kuklinski, P. Myslinski, J. Staskiewicz, W. Gulbinski, E-MRS, Strasbourg 2008

zużycie - CrCN B. Warcholiński, A. Gilewicz, Z. Kukliński, P. Myśliński, Vacuum 83 (2009) 715-718

zużycie - powłoki wielowarstwowe CrCN/CrN Stosunek podziału warstw CrCN:CrN 1:1 1:5 Grubość powłoki ~ 2,9 μm Zawartość węgla ~ 10 % at. Grubość modułu ~ 400 nm B. Warcholiński, A. Gilewicz, IV Symposium on Vacuum Based Science and Technology, Koszalin-Kołobrzeg 2009

zużycie Profilograf Hommel Werke T 2000 Wskaźnik zużycia kv V - objętość usuniętego materiału, l - droga tarcia, F - siła. B. Warcholiński, A. Gilewicz, Inżynieria Powierzchni 3 (2009) 27-33

Zużycie – powłoki wielowarstwowe CrCN/CrN Grubość powłoki ~ 2,9 μm Grubość modułu ~ 400 nm Stosunek podziału warstw CrCN:CrN - 1:5 B. Warcholinski, A. Gilewicz, Z. Kuklinski, P. Myslinski, J. Staskiewicz, W. Gulbinski, E-MRS, Strasbourg 2008

zużycie k l m n j A. Gilewicz, Rozprawa doktorska krawędź ostrza A S - pole zużycia ostrza SV część pracująca ostrza A. Gilewicz, Rozprawa doktorska B. Warcholiński, A. Gilewicz, Inżynieria Materiałowa 6 (2009) 516-519

powierzchnia drewna po frezowaniu drewna sosnowego Noże – nóż płaski 40x30x4 Powłoka CrCN/CrN Grubość powłoki ~ 2,9 μm Grubość modułu ~ 400 nm Powłoka Cr2N/CrN Stosunek podziału warstw 1:1 A. Gilewicz, rozprawa doktorska

PROPOZYCJE Powłoki wielowarstwowe CrCN/CrN testowane w skali laboratoryjnej, Grubość ~ 2,9 μm Ilość modułów - 7 Grubość modułu ~ 400 nm Podwarstwa – Cr0,1 μm Stosunek podziału warstw 1:2 II etap – zmniejszanie grubości modułu poniżej 100 nm z zachowaniem pozostałych parametrów powłoki III etap – dodatek Al, CrAlN →H700˚C ~ 22,5 GPa, CrN →H700˚C ~ 7,5 GPa H.C. Barshilia, N. Selvakumar, B. Deepthi, K.S. Rajam, A comparative study of reactive direct current magnetron sputtered CrAlN and CrN coatings, Surf. Coat. Technol. 201 (2006) 2193–2201

twarde powłoki ta-C otrzymane metodą impulsowego katodowego odparowania łukowego Własność Wartość Twardość [GPa] 45±2 Moduł Younga [GPa] 385±6 Naprężenia wewnętrzne [GPa] -1,9±0,2 10*H/E 1,16 Adhezja Lc2 71 N Współczynnik tarcia 0,090,02 Wskaźnik zużycia powłoki 1.3 x 10 -16 m3/Nm Wskaźnik zużycia przeciwpróbki 4.8 x 10 -17 m3/Nm spektrometr Ramana T64000 (Yvon-Yobin), laser argonowy o długości fali 514,5 nm A. Gilewicz, B. Warcholiński, Inżynieria Materiałowa, przyjęty do druku

ta-C cd. Lc2=71,0 N L=22,2 N Lc1=33,8 N 0 20 40 60 80 100 120 N Przeciwpróbka Al2O3 – 6 mm Obciążenie – 20 N Szybkość - 0,1 m/s Droga tarcia - 3750 m Przeciwpróbka – sworzeń bukowy, 6 mm Obciążenie – 50 N Szybkość - 1,2 m/s A. Gilewicz, B. Warcholiński, Inżynieria Materiałowa, przyjęty do druku

TiAlCrN B. Warcholinski, A. Gilewicz, P. Myslinski, Rev. Adv. Mater. Sci. 21(2009) 14-34

TiAlN TiN CrN TiAlN

TiAlN TiN

chropowatość a zużycie

Dziękuję za uwagę Politechnika Koszalińska Instytut Mechatroniki, Nanotechnologii i Techniki Próżniowej Badania współfinansowane ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka, działanie 1.3. 2007-2013