The properties of two-layered wear-resistant coatings «thermodiffusion layer - TiAlN» on steel substrates
Keywords:
two-layer coating, wear-resistant coating, magnetron sputtering method, thermal diffusion layer, tribology
Abstract
Two-layer coating of the «thermodiffusion layer - PVD coating TiAlN» was obtained. They have the structure hardened as a result of nitriding, carbonitriding or boriding steel substrate and hard coating TiAlN, obtained by controlled magnetron sputtering. Microhardness and tribological properties of the resulting two-layer coatings and the contribution of TiAlN coating in integrated micro-hardness of the surface on different substrates was investigated.
Downloads
Download data is not yet available.
References
Eds. A. Gavaleiro, J. T. De Hosson. Nano-structured Coatings - Berlin: Springer-Verlag, 2006. - 648 p.
Eds. M. G. Hocking, V. Vasantasree, P. Sidky Metallic and Ceramic Coatings - Harlow: Longman scientific and technical, 1989. - 670 p.
Воронин Н. А. Актуальные проблемы создания топокомпозитов триботехнического назначения // Механика и машиностроение, 2011. - С. 695-698.
Берлин Е. В., Коваль Н. Н., Сейдман Л. А. Плазменная химико-термическая обработка поверхности стальных деталей - М.: Техносфера, 2012. - 464 c.
Komarov F. F., Konstantinov S. V., Pilko V. V. Formation of nanostructured TiAlN, TiCrN, and TiSiN coatings using reactive magnetron sputtering // Journal of Friction and Wear. - 2014. - Vol. 35, No. 3. - P. 215-223.
Pogrebnjak A.D., Shpak A.P., Azarenkov N. A., Beresnev V.M. Structures and properties of hard and superhard nanocomposite coatings // Physics-Uspekhi. - 2009. - No. 52.- P. 29-54.
Береснев В. М., Погребняк А. Д., Азаренков Н. А., Фареник В. И., Кирик Г. В. Нанокристаллические и нанокомпозитные покрытия, структура, свойства // Физическая инженерия поверхности. - 2007. - Т. 5, № 1-2. - С. 4-27.
Костржицкий А. И., Лебединский О. В. Много компонентные вакуумные покрытия. - М.: Машиностроение, 1987. - 208 с.
Методы упрочнения поверхностей деталей машин / Под ред. Г. В. Москвитина - М.: КРАСАНД, 2008. - 400 с.
Воронин Н. А., Семенов А. П. Вакуумные ионно-плазменные технологии упрочнения деталей машин триботехнического назначения / в кн. «Методы и средства упрочнения поверхностей деталей машин» / Под ред. А. П. Гусенкова. - М.: Наука, 1992. - C. 174-402.
Mayrhofer P. H. [et al.]. Microstructural design of hard coatings // Progress in Materials Science. - 2006. - Vol. 51, No. 8. - P. 1032-1114.
Komarov F.F., Konstantinov S.V., Pogrebnjak A.D., Pilko V. V., Kozak C., Opielak M. Formation and characterization of nanostructured composite coatings based on the TiN phase // Acta Phys. Pol. - 2014. - Vol. 125. - P. 1292-1295.
Коротаев А. Д., Мошков В. Ю., Овчинников С. В., Пинжин Ю. П., Савостиков В. М., Тюменцев А. Н. Наноструктурные и нанокомпозитные сверхтвердые покрытия // Физическая мезомеханика. - 2005. - № 8. - С. 103-116.
Лучанинов А. А., Стрельницкий В. Е. Покрытия системы Ti-Al-N, нанесенные PVD методами // Физическая инженерия поверхности. - 2012. - Т. 10, № 1. - С. 4-21.
Погребняк А. Д., Береснев В. М., Соболь О. В., Колесников Д. А., Турбин П. В. Свойства нанокомпозитных нитридных покрытий // Физическая инженерия поверхности. - 2011. - Т. 9, № 4. - С. 284-321.
Овчинников Е. В., Чекан Н. М. Многокомпонентные термостойкие плазмохимические покрытия // Прогрессивные технологии и системы машиностроения. - 2014. - № 2(48). - С. 3-9.
Sveen S., Andersson J. M., M’Saoubi R., Olsson M. Scratch adhesion characteristics of PVD TiAlN deposited on high speed steel, cemented carbide and PCBN substrates // Wear. - 2013. - Vol. 308. - P. 133-141.
Комаров Ф. Ф., Ковальчук А. В., Константинов С. В., Пилько В. В. Получение и свойства покрытий TiAlN на стали // Ползуновский альманах. - 2014. - № 2. - С. 10-15.
Воронин Н. А. Топокомпозиты - новый класс конструкционных материалов триботехнического назначения. Ч. 1 // Трение и износ. - 1999. - Т. 20, № 3 - С. 533-544.
Комаров Ф.Ф., Ткаченко Г.А., Ковальчук А.В., Константинов С.В. Комплексное поверхностное упрочнение стальных изделий // Литье и металлургия. - 2014. - № 4 (77). - С. 144-150.
Игнатенко П. И., Терпий Д. Н., Кляхина Н. А. О влиянии подложки на формирование состава, структуры и твердости нитридных и боридных пленок, полученных методами ионного осаждения // Журнал технической физики. - 2009. - T. 79, № 7. - C. 101-107.
Huang X., Etsion I., Shao T. Effects of elastic modulus mismatch between coating and substrate on the friction and wear properties of TiN TiAlN coating systems // Wear. - 2015. - Vol. 338-339. - P. 54-61.
Du H., Zhao H., Xiong J., Xian G. Effect of interlayers on the structure and properties of TiAlN based coatings on WC-Co cemented carbide substrate // Int. J. Refract. Met. Hard Mater. - 2013. - Vol. 37. - P. 60-66.
Ходасевич В. В., Солодухин И. А. Роль предварительного облучения и нагрева подложки в модификации переходного слоя и механических свойств покрытий TiN // Материалы 3-й международной конференции «Взаимодействие излучений с твердым телом». - Минск: БГУ, 1999. - C. 109-111.
Komarov F. F., Konstantinov V. M., Ko val-chuk A. V., Konstantinov S. V., Tkachenko H. A. The effect of steel substrate pre-hardening on structural, mechanical, and tribological properties of magnetron sputtered TiN and TiAlN coatings // Wear. - 2016. - Vol. 352- 353. - P. 92-101.
Podgornik B., Vizintin J., Wanstrand O., Lar sson M., Hogmark S., Ronkainen H., Holmberg K. Tribological Properties of Plasma Nitrided and Hard Coated AISI 4140 Steel // Wear. - 2001. - Vol. 249. - P. 254-259.
Shengli M. The composite of nitrided steel and TiN coatings by plasma duplex treatment and the effect of pre-nitriding // Surface and Coatings Technology. - 2001. - Vol. 137. - P. 116-121.
Quesada F., Mariсo A., Restrepo E. TiAlN coatings deposited by r.f. magnetron sputtering on previously treated ASTM A36 steel // Surface and Coatings Technology. - 2006. - Vol. 201. - P. 2925-2929.
Tong Y., Guo T. W., Wang J., Liang H. F., Qian M. Effects of plasma nitriding and TiN coating duplex treatment on wear resistance of commercially pure titanium // Advanced Materials Research. - 2011. - Vol. 217 - 218. - P. 1050-1055.
Rousseau A. F., Partridge J. G., Mayes E. L. H., Toton J. T., Kracica M., McCulloch D. G., Doyle E. D. Microstructural and tribological characterization of a nitriding / TiAlN PVD coating duplex treatment applied to M2 High Speed Steel tools // Surface and Coatings Technology. - 2015. - Vol. 272. - P. 403-408.
Polok M. Comparison of the PVD coatings deposited onto plasma nitrided steel // Journal of achievements in materials and manufacturing engineering. - 2010. - Vol. 42. - No. 2. - P. 172-179.
Staia M. H., Perez-Delgado Y., Sanchez C., Castro A., Le Bourhis E., Puchi-Cabrera E. S. Hardness properties and high-temperature wear behavior of nitrided AISI D2 tool steel, prior and after PAPVD coating // Wear. - 2009. - Vol. 267. - P. 1452-1461.
Табаков В. П. Формирование износостойких ионно-плазменных покрытий режущего инструмента. - М.: Машиностроение, 2008. - 311 с.
BESTO (Белорусские среды для термодиффузионной обработки) [Electronic resource] - Mode of access: http://besto.by/ vidy-obrabotok/borirovanie. - Date of access: 15.03.2016.
Чумиков А. Б., Анифьев В. А. Способ измерения микротвердости тонких металлических покрытий // патент РФ № 2132546, 1999.
Ткаченко Г. А. Повышение коррозионной стойкости стальных деталей комплексной обработкой / Г. А. Ткаченко, А. В. Ковальчук. Создание новых и совершенствование действующих технологий и оборудования нанесения гальванических и их замещающих покрытий // Материалы 3-го респ. науч.-техн. семинара. - Минск: БГТУ, 2013. - С. 119-122.
Лахтин Ю. М. Материаловедение. - М.: Машиностроение, 1990. - 528 с. 38. Крукович М. Г., Прусаков Б. А., Сизов И. Г. Пластичность борированных слоев. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2010. - 384 с.
Konstantinov V.M., Dashkevich V.G., Kovalchuk A.V. Surface engineering of slider valves of fluid power motors made of tool steels by using boriding saturation mixture // Agricultural Engineering. - 2015. - Vol. 47. - P. 1-6.
Eds. M. G. Hocking, V. Vasantasree, P. Sidky Metallic and Ceramic Coatings - Harlow: Longman scientific and technical, 1989. - 670 p.
Воронин Н. А. Актуальные проблемы создания топокомпозитов триботехнического назначения // Механика и машиностроение, 2011. - С. 695-698.
Берлин Е. В., Коваль Н. Н., Сейдман Л. А. Плазменная химико-термическая обработка поверхности стальных деталей - М.: Техносфера, 2012. - 464 c.
Komarov F. F., Konstantinov S. V., Pilko V. V. Formation of nanostructured TiAlN, TiCrN, and TiSiN coatings using reactive magnetron sputtering // Journal of Friction and Wear. - 2014. - Vol. 35, No. 3. - P. 215-223.
Pogrebnjak A.D., Shpak A.P., Azarenkov N. A., Beresnev V.M. Structures and properties of hard and superhard nanocomposite coatings // Physics-Uspekhi. - 2009. - No. 52.- P. 29-54.
Береснев В. М., Погребняк А. Д., Азаренков Н. А., Фареник В. И., Кирик Г. В. Нанокристаллические и нанокомпозитные покрытия, структура, свойства // Физическая инженерия поверхности. - 2007. - Т. 5, № 1-2. - С. 4-27.
Костржицкий А. И., Лебединский О. В. Много компонентные вакуумные покрытия. - М.: Машиностроение, 1987. - 208 с.
Методы упрочнения поверхностей деталей машин / Под ред. Г. В. Москвитина - М.: КРАСАНД, 2008. - 400 с.
Воронин Н. А., Семенов А. П. Вакуумные ионно-плазменные технологии упрочнения деталей машин триботехнического назначения / в кн. «Методы и средства упрочнения поверхностей деталей машин» / Под ред. А. П. Гусенкова. - М.: Наука, 1992. - C. 174-402.
Mayrhofer P. H. [et al.]. Microstructural design of hard coatings // Progress in Materials Science. - 2006. - Vol. 51, No. 8. - P. 1032-1114.
Komarov F.F., Konstantinov S.V., Pogrebnjak A.D., Pilko V. V., Kozak C., Opielak M. Formation and characterization of nanostructured composite coatings based on the TiN phase // Acta Phys. Pol. - 2014. - Vol. 125. - P. 1292-1295.
Коротаев А. Д., Мошков В. Ю., Овчинников С. В., Пинжин Ю. П., Савостиков В. М., Тюменцев А. Н. Наноструктурные и нанокомпозитные сверхтвердые покрытия // Физическая мезомеханика. - 2005. - № 8. - С. 103-116.
Лучанинов А. А., Стрельницкий В. Е. Покрытия системы Ti-Al-N, нанесенные PVD методами // Физическая инженерия поверхности. - 2012. - Т. 10, № 1. - С. 4-21.
Погребняк А. Д., Береснев В. М., Соболь О. В., Колесников Д. А., Турбин П. В. Свойства нанокомпозитных нитридных покрытий // Физическая инженерия поверхности. - 2011. - Т. 9, № 4. - С. 284-321.
Овчинников Е. В., Чекан Н. М. Многокомпонентные термостойкие плазмохимические покрытия // Прогрессивные технологии и системы машиностроения. - 2014. - № 2(48). - С. 3-9.
Sveen S., Andersson J. M., M’Saoubi R., Olsson M. Scratch adhesion characteristics of PVD TiAlN deposited on high speed steel, cemented carbide and PCBN substrates // Wear. - 2013. - Vol. 308. - P. 133-141.
Комаров Ф. Ф., Ковальчук А. В., Константинов С. В., Пилько В. В. Получение и свойства покрытий TiAlN на стали // Ползуновский альманах. - 2014. - № 2. - С. 10-15.
Воронин Н. А. Топокомпозиты - новый класс конструкционных материалов триботехнического назначения. Ч. 1 // Трение и износ. - 1999. - Т. 20, № 3 - С. 533-544.
Комаров Ф.Ф., Ткаченко Г.А., Ковальчук А.В., Константинов С.В. Комплексное поверхностное упрочнение стальных изделий // Литье и металлургия. - 2014. - № 4 (77). - С. 144-150.
Игнатенко П. И., Терпий Д. Н., Кляхина Н. А. О влиянии подложки на формирование состава, структуры и твердости нитридных и боридных пленок, полученных методами ионного осаждения // Журнал технической физики. - 2009. - T. 79, № 7. - C. 101-107.
Huang X., Etsion I., Shao T. Effects of elastic modulus mismatch between coating and substrate on the friction and wear properties of TiN TiAlN coating systems // Wear. - 2015. - Vol. 338-339. - P. 54-61.
Du H., Zhao H., Xiong J., Xian G. Effect of interlayers on the structure and properties of TiAlN based coatings on WC-Co cemented carbide substrate // Int. J. Refract. Met. Hard Mater. - 2013. - Vol. 37. - P. 60-66.
Ходасевич В. В., Солодухин И. А. Роль предварительного облучения и нагрева подложки в модификации переходного слоя и механических свойств покрытий TiN // Материалы 3-й международной конференции «Взаимодействие излучений с твердым телом». - Минск: БГУ, 1999. - C. 109-111.
Komarov F. F., Konstantinov V. M., Ko val-chuk A. V., Konstantinov S. V., Tkachenko H. A. The effect of steel substrate pre-hardening on structural, mechanical, and tribological properties of magnetron sputtered TiN and TiAlN coatings // Wear. - 2016. - Vol. 352- 353. - P. 92-101.
Podgornik B., Vizintin J., Wanstrand O., Lar sson M., Hogmark S., Ronkainen H., Holmberg K. Tribological Properties of Plasma Nitrided and Hard Coated AISI 4140 Steel // Wear. - 2001. - Vol. 249. - P. 254-259.
Shengli M. The composite of nitrided steel and TiN coatings by plasma duplex treatment and the effect of pre-nitriding // Surface and Coatings Technology. - 2001. - Vol. 137. - P. 116-121.
Quesada F., Mariсo A., Restrepo E. TiAlN coatings deposited by r.f. magnetron sputtering on previously treated ASTM A36 steel // Surface and Coatings Technology. - 2006. - Vol. 201. - P. 2925-2929.
Tong Y., Guo T. W., Wang J., Liang H. F., Qian M. Effects of plasma nitriding and TiN coating duplex treatment on wear resistance of commercially pure titanium // Advanced Materials Research. - 2011. - Vol. 217 - 218. - P. 1050-1055.
Rousseau A. F., Partridge J. G., Mayes E. L. H., Toton J. T., Kracica M., McCulloch D. G., Doyle E. D. Microstructural and tribological characterization of a nitriding / TiAlN PVD coating duplex treatment applied to M2 High Speed Steel tools // Surface and Coatings Technology. - 2015. - Vol. 272. - P. 403-408.
Polok M. Comparison of the PVD coatings deposited onto plasma nitrided steel // Journal of achievements in materials and manufacturing engineering. - 2010. - Vol. 42. - No. 2. - P. 172-179.
Staia M. H., Perez-Delgado Y., Sanchez C., Castro A., Le Bourhis E., Puchi-Cabrera E. S. Hardness properties and high-temperature wear behavior of nitrided AISI D2 tool steel, prior and after PAPVD coating // Wear. - 2009. - Vol. 267. - P. 1452-1461.
Табаков В. П. Формирование износостойких ионно-плазменных покрытий режущего инструмента. - М.: Машиностроение, 2008. - 311 с.
BESTO (Белорусские среды для термодиффузионной обработки) [Electronic resource] - Mode of access: http://besto.by/ vidy-obrabotok/borirovanie. - Date of access: 15.03.2016.
Чумиков А. Б., Анифьев В. А. Способ измерения микротвердости тонких металлических покрытий // патент РФ № 2132546, 1999.
Ткаченко Г. А. Повышение коррозионной стойкости стальных деталей комплексной обработкой / Г. А. Ткаченко, А. В. Ковальчук. Создание новых и совершенствование действующих технологий и оборудования нанесения гальванических и их замещающих покрытий // Материалы 3-го респ. науч.-техн. семинара. - Минск: БГТУ, 2013. - С. 119-122.
Лахтин Ю. М. Материаловедение. - М.: Машиностроение, 1990. - 528 с. 38. Крукович М. Г., Прусаков Б. А., Сизов И. Г. Пластичность борированных слоев. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2010. - 384 с.
Konstantinov V.M., Dashkevich V.G., Kovalchuk A.V. Surface engineering of slider valves of fluid power motors made of tool steels by using boriding saturation mixture // Agricultural Engineering. - 2015. - Vol. 47. - P. 1-6.
Published
2017-02-16
How to Cite
Константинов, В. М., Ковальчук, А. В., & Дашкевич, В. Г. (2017). The properties of two-layered wear-resistant coatings «thermodiffusion layer - TiAlN» on steel substrates. Journal of Surface Physics and Engineering, 1(2), 213-224. Retrieved from https://periodicals.karazin.ua/pse/article/view/7991
Section
Статті
У відповідності з типовим шаблоном.
