PL219628B1 - Sposób wytwarzania powłoki niskotarciowej o zwiększonej przyczepności do podłoży stalowych i żeliwnych - Google Patents
Sposób wytwarzania powłoki niskotarciowej o zwiększonej przyczepności do podłoży stalowych i żeliwnychInfo
- Publication number
- PL219628B1 PL219628B1 PL392508A PL39250810A PL219628B1 PL 219628 B1 PL219628 B1 PL 219628B1 PL 392508 A PL392508 A PL 392508A PL 39250810 A PL39250810 A PL 39250810A PL 219628 B1 PL219628 B1 PL 219628B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- tungsten
- molybdenum
- coating
- low
- titanium
- Prior art date
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims description 39
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 19
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 13
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims description 10
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims description 10
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 title claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 19
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 17
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 17
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- ITRNXVSDJBHYNJ-UHFFFAOYSA-N tungsten disulfide Chemical compound S=[W]=S ITRNXVSDJBHYNJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- XCUPBHGRVHYPQC-UHFFFAOYSA-N sulfanylidenetungsten Chemical compound [W]=S XCUPBHGRVHYPQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- PTISTKLWEJDJID-UHFFFAOYSA-N sulfanylidenemolybdenum Chemical compound [Mo]=S PTISTKLWEJDJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N Ferrous sulfide Chemical compound [Fe]=S MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000005987 sulfurization reaction Methods 0.000 claims description 2
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- MZILPZDBVFUXMY-UHFFFAOYSA-N [O-][N+]([S])=O Chemical compound [O-][N+]([S])=O MZILPZDBVFUXMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 125000000449 nitro group Chemical group [O-][N+](*)=O 0.000 claims 1
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001141 Ductile iron Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910021357 chromium silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 description 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 125000004434 sulfur atom Chemical group 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- CFJRPNFOLVDFMJ-UHFFFAOYSA-N titanium disulfide Chemical compound S=[Ti]=S CFJRPNFOLVDFMJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Lubricants (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania powłoki niskotarciowej o zwiększonej przyczepności do podłoży stalowych i żeliwnych.
Znany jest, z japońskiego zgłoszenia patentowego nr JP19970278099, sposób wytwarzania niskotarciowej powłoki z dwusiarczku molibdenu poprzez rozpylanie tarczy z dwusiarczku molibdenu przy dwu różnych ciśnieniach roboczych, przy czym na początku procesu stosuje się wyższe ciśnienie dla osadzenia podwarstwy adhezyjnej z dwusiarczku molibdenu, na którą przy niższym ciśnieniu osadza się właściwą powłokę niskotarciową, również z dwusiarczku molibdenu.
Z opisu patentowego zgłoszenia nr WO1996GB01718 jest znany sposób osadzania na podłożu stalowym powłoki nanoszonej z tarczy spiekanej z proszków dwusiarczku molibdenu oraz drugiej tarczy z czystego metalu przejściowego (tytanu), przy czym dla poprawy adhezji najpierw rozpyla się tarczę z czystego metalu dla usunięcia z komory roboczej pary wodnej i siarki oraz wytworzenia podwarstwy adhezyjnej, a następnie nanosi powłokę w obecności par metalu przejściowego, uzyskując powłokę niskotarciową z dwusiarczku molibdenu z wbudowanymi atomami metalu o zawartości do 18% atomowych.
Z opisu patentowego DE 4414051 jest znane wytwarzanie powłok niskotarciowych z siarczków molibdenu o grubości do 2 ąm z poprawiającymi adhezję podwarstwami z fazy krzemku chromu lub czystego chromu o grubościach do 1 ąm.
Natomiast z opisu patentowego zgłoszenia nr US19990358818 jest znana technologia duplexowej obróbki stali, polegająca na wytworzeniu azotowanej warstwy dyfuzyjnej poprzez azotowanie w plazmie wyładowania jarzeniowego oraz następującym po niej wytworzeniu twardej powłoki z azotków, węglików lub węglikoazotków metali przejściowych jak Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta lub Cr metodą fizycznego osadzenia z fazy gazowej. Wytworzone w ten sposób powłoki wykazują wprawdzie znakomitą adhezję powłok do podłoży, a wyroby pokryte tymi powłokami cechuje wysoka odporność na zużycie i utlenianie w podwyższonych temperaturach, ale powłoki te, co oczywiste, nie posiadają właściwości niskotarciowych.
W opisie zgłoszenia patentowego JPS 63289374 ujawniono sposób wytwarzania kompozytowych warstw metalicznych z niklu lub żelaza z wtrąceniami z dwusiarczku molibdenu lub wolframu na powierzchni części maszyn i narzędzi ze stali w celu poprawy właściwości ściernych materiału i przedłużenia jego żywotności. Obrabiane elementy powleka się warstwami kompozytowymi na drodze elektrolitycznej lub na drodze chemicznej.
Z polskiego opisu patentowego nr 149444 jest znany sposób wytwarzania warstw o niskim współczynniku tarcia na powierzchni części maszyn i narzędzi, w którym na obrabianą część nanosi się wpierw warstwę dwusiarczku wolframu i/lub molibden, a następnie część tę poddaje azotonasiarczaniu. Warstwę dwusiarczku wolframu i/lub molibdenu nanosi przez natryskiwanie zawiesiną lub zanurzenie w koloidalnej zawiesinie dwusiarczku wolframu i/lub molibdenu, zawierającej 0,1-50% masowych dwusiarczku wolframu i/lub molibdenu.
Sposób wytwarzania powłoki niskotarciowej o zwiększonej przyczepności do podłoży stalowych i żeliwnych, z wykorzystaniem procesu azotonasiarczania i procesu nanoszenia powłoki z siarczku molibdenu lub wolframu, według wynalazku polega na tym, że najpierw powierzchnię obrabianego elementu poddaje się azotonasiarczaniu, a następnie na powstałą warstwę siarczków żelaza nanosi się, na drodze fizycznego osadzania z fazy gazowej, powłokę z siarczku molibdenu lub wolframu. Na warstwę siarczków żelaza nanosi się powłokę z siarczku molibdenu lub wolframu wzbogaconą mieszaniną tytanu z wolframem lub molibdenem użytą w ilości do 15% atomowych całkowitego składu powłoki. Stosuje się mieszaninę tytanu z wolframem lub molibdenem, w której stosunek atomowy tytanu do wolframu lub molibdenu wynosi odpowiednio od 0,1 do 0,9.
W sposobie według wynalazku możliwe jest nanoszenie powłoki niskotarciowej na wcześniej obrobioną cieplno-chemicznie powierzchnię podłoża przy zastosowaniu nawet najprostszego wyposażenia napylarki, czyli pojedynczego magnetronu, bez konieczności wytwarzania podpowłok adhezyjnych.
W sposobie według wynalazku, atomy siarki występujące zarówno w twardej warstwie azotonasiarczanej jak i powłoce niskotarciowej zapewniają bardzo dobrą przyczepność pomiędzy wymienionymi elementami systemu powłokowego, zaś sama powłoka charakteryzuje się zwartą strukturą, bez defektów i o bardzo drobnych krystalitach. Dodatkowo wprowadzenie w etapie osadzania dwusiarczku molibdenu lub wolframu atomów dwóch różnych pierwiastków tj. tytanu i wolframu lub tytanu i molibdenu wpływa korzystnie na trwałość powłoki w trakcie eksploatacji.
Sposób według wynalazku ilustrują poniższe przykłady.
PL 219 628 B1
P r z y k ł a d I.
Krzywkę wykonaną ze stali 38HMJ poddano azotonasiarczaniu gazowemu w temperaturze 833 K w czasie 25,2 ks i otrzymano warstwę dyfuzyjną ze strefą nasiarczania zewnętrznego. Następnie, krzywkę umieszczono w komorze próżniowej napylarki magnetronowej i po wykonaniu czyszczenia w wyładowaniu jarzeniowym osadzono powłokę stosując jedno źródło magnetronowe z tarczą wykonaną ze spiekanego proszku dwusiarczku molibdenu. Otrzymano powłokę o grubości 3,5 gm, bardzo niskim współczynniku tarcia 0,08 i wysokiej adhezji do podłoża.
P r z y k ł a d II.
Krzywkę z przykładu I, po azotonasiarczaniu prowadzonym jak w przykładzie I i oczyszczeniu w wyładowaniu jarzeniowym, metodą ablacji laserowej, wykorzystując tarczę spiekaną z mieszaniny proszków z dwusiarczku molibdenu, czystego tytanu oraz czystego wolframu, pokryto powłoką o grubości 3 gm zawierającą siarczek molibdenu oraz po 1% atomowym tytanu i wolframu. Otrzymana powłoka posiadała niski współczynnik tarcia 0,05 i bardzo dobrą adhezję do podłoża.
P r z y k ł a d III.
Tuleję cylindrową wykonaną z żeliwa sferoidalnego EN-GJS 500 10 poddano azotonasiarczaniu gazowemu w temperaturze 813 K w czasie 21,6 ks. Następnie tuleję umieszczono w komorze próżniowej wyposażonej w anodę ze stali 316L w postaci pręta oraz w magnetron prętowy z targetem wykonanym ze spieczonego dwusiarczku wolframu. Tuleję najpierw umieszczono współśrodkowo względem anody i oczyszczono jej wewnętrzną powierzchnię w wyładowaniu jarzeniowym wzbudzonym wewnątrz tulei. Po oczyszczeniu tuleję umocowano współśrodkowo względem targetu z dwusiarczku wolframu i na jej wewnętrznej powierzchni osadzono powłokę z siarczku wolframu o grubości 2,5 gm, o niskim współczynniku tarcia 0,07 i bardzo dużej przyczepności do podłoża.
P r z y k ł a d IV.
Tuleję z przykładu III, po azotonasiarczaniu prowadzonym jak w przykładzie III, wykorzystując target magnetronu prętowego ze spiekanej mieszaniny proszków z dwusiarczku wolframu, czystego tytanu i czystego molibdenu, pokryto powłoką niskotarciową zawierającą dwusiarczek wolframu oraz 13% atomowych tytanu i 2% atomowych molibdenu. Otrzymana powłoka posiadała niski współczynnik tarcia 0,08 i wysoką adhezję do podłoża.
P r z y k ł a d V.
Na koło ślimakowe przekładni wykonane ze stali 33H3MF, po azotonasiarczaniu prowadzonym jak w przykładzie I, osadzono powłokę przy użyciu trzech magnetronów płaskich z różnymi tarczami: jednej, wykonanej z dwusiarczku molibdenu, drugiej - z czystego tytanu oraz trzeciej z czystego wolframu. Otrzymano powłokę niskotarciową zawierającą siarczek molibdenu oraz 1% atomowy tytanu oraz 6% atomowych wolframu, o bardzo niskim współczynniku tarcia 0,05 i bardzo wysokiej adhezji do podłoża.
P r z y k ł a d VI.
Koło ślimakowe z przykładu V, po azotonasiarczaniu prowadzonym jak w przykładzie I, postępując jak w przykładzie V pokryto powłoką niskotarciową wykorzystując dwie tarcze do magnetronów: jedną ze spieczonej mieszaniny proszków dwusiarczku wolframu i tytanu oraz drugą z czystego molibdenu. Osadzona powłoka, zawierająca siarczek wolframu oraz po 5% atomowych tytanu i molibdenu, charakteryzowała się niskim współczynnikiem tarcia 0,06 i dużą przyczepnością do podłoża.
Claims (3)
1. Sposób wytwarzania powłoki niskotarciowej o zwiększonej przyczepności do podłoży stalowych i żeliwnych, z wykorzystaniem procesu azotonasiarczania i procesu nanoszenia powłoki z siarczku molibdenu lub wolframu, znamienny tym, że najpierw powierzchnię obrabianego elementu poddaje się azotonasiarczaniu, a następnie na powstałą w wyniku azotonasiarczania warstwę siarczków żelaza nanosi się, na drodze fizycznego osadzania z fazy gazowej, powłokę z siarczku molibdenu lub wolframu.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że na warstwę siarczków żelaza nanosi się powłokę z siarczku molibdenu lub wolframu wzbogaconą mieszaniną tytanu z wolframem lub molibdenem użytą w ilości do 15% atomowych całkowitego składu powłoki.
3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że stosuje się mieszaninę tytanu z wolframem lub molibdenem, w której stosunek atomowy tytanu do wolframu lub molibdenu wynosi odpowiednio od
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL392508A PL219628B1 (pl) | 2010-09-27 | 2010-09-27 | Sposób wytwarzania powłoki niskotarciowej o zwiększonej przyczepności do podłoży stalowych i żeliwnych |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL392508A PL219628B1 (pl) | 2010-09-27 | 2010-09-27 | Sposób wytwarzania powłoki niskotarciowej o zwiększonej przyczepności do podłoży stalowych i żeliwnych |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL392508A1 PL392508A1 (pl) | 2012-04-10 |
| PL219628B1 true PL219628B1 (pl) | 2015-06-30 |
Family
ID=46002663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL392508A PL219628B1 (pl) | 2010-09-27 | 2010-09-27 | Sposób wytwarzania powłoki niskotarciowej o zwiększonej przyczepności do podłoży stalowych i żeliwnych |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL219628B1 (pl) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL451640A1 (pl) * | 2025-03-28 | 2026-03-16 | Stanisław Adam Wójcik | Nanostruktury wolframowo-tytanowo-fosforowe o zwiększonej odporności tribologicznej do zastosowań w środkach smarnych |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107058948B (zh) * | 2017-02-14 | 2019-03-01 | 厦门大学 | 一种软硬复合涂层刀具及其制备方法 |
-
2010
- 2010-09-27 PL PL392508A patent/PL219628B1/pl unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL451640A1 (pl) * | 2025-03-28 | 2026-03-16 | Stanisław Adam Wójcik | Nanostruktury wolframowo-tytanowo-fosforowe o zwiększonej odporności tribologicznej do zastosowań w środkach smarnych |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL392508A1 (pl) | 2012-04-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3094764B1 (en) | Method for producing chromium-containing multilayer coating and a coated object | |
| JP6576832B2 (ja) | 金属基質上にクロムコーティングを製造する方法、及び、被覆物品 | |
| CN110770362B (zh) | 滑动构件及包覆膜 | |
| CN106661749B (zh) | 含铬涂层，其制备方法以及涂覆物体 | |
| US20240093344A1 (en) | Hard carbon coatings with improved adhesion strength by means of hipims and method thereof | |
| US20110165435A1 (en) | Sanitary object | |
| CN109097743B (zh) | 一种超硬W-Cr-Al-Ti-N纳米梯度多层膜及其制备方法 | |
| US9968980B2 (en) | Coatings for forming tools | |
| CA2825237A1 (en) | Hot metal sheet forming or stamping tools with cr-si-n coatings | |
| Fomin et al. | Functionally graded Ti (C, N) coatings and their production on titanium using solid-state carburization associated with induction heat treatment | |
| Libório et al. | Enhanced surface properties of M2 steel by plasma nitriding pre-treatment and magnetron sputtered TiN coating | |
| KR102476668B1 (ko) | 코팅된 압출 공구 | |
| PL219628B1 (pl) | Sposób wytwarzania powłoki niskotarciowej o zwiększonej przyczepności do podłoży stalowych i żeliwnych | |
| CN102245801B (zh) | 制造对尺寸精度具有高要求的切削工具刀片的方法 | |
| EP2630270B1 (de) | Target für lichtbogenverfahren | |
| US11434976B2 (en) | Layer of hard material on a metal substrate | |
| CN114207177B (zh) | 具有增强的性能和延长的使用寿命的涂覆成形工具 | |
| Pasca et al. | Considerations regarding the use of DLC coated tools used in the machining of aluminum alloys used in the aeronautical industry | |
| KR20110007377A (ko) | 초고경도 ＣｒＡＩＢＮ 나노 다층박막 및 그의 제조방법 | |
| Yao et al. | Effect of Ag/W addition on the wear performance of CrN coatings prepared by RF unbalanced magnetron sputtering | |
| JP2022548893A (ja) | 窒化モリブデンコーティングシステムを備えた基材、およびコーティングシステムを製造するコーティング方法 | |
| JPH05125521A (ja) | 摺動材料及びその製造方法 | |
| Novotný et al. | Analysis of Composite Coating of Deep Drawing Tool. Coatings 2022, 12, 863 | |
| EP2876184B1 (en) | Use of a coated hot forming tool with a hard coating comprising a-C:H:W hard layer system for enhancing performance | |
| JP2002292442A (ja) | 潤滑剤付着性および耐摩耗性に優れた温熱間加工用被覆工具 |