W itold Gulbiński Instytut Mechatroniki, Nanotechnologii i Techniki Próżniowej

Koszalin University

of Technology

"Powłoki przeciwzużyciowe "Powłoki przeciwzużyciowe nanoszone metodami próżniowo-nanoszone metodami próżniowo-

plazmowymi na narzędzia do plazmowymi na narzędzia do obróbki drewna"obróbki drewna"

WWitold itold GulbińskiGulbiński Instytut Mechatroniki, Instytut Mechatroniki, NanotechnologiiNanotechnologii

i Techniki Próżnioweji Techniki Próżniowej

Politechnika KoszalińskaPolitechnika Koszalińska

Koszalin University

of Technology

Powłoki przeciwzużyciowe nanoszone metodami próżniowo-plazmowymi na narzędzia do obróbki drewna

Plan prezentacjiPlan prezentacjiPrzyczyny i mechanizmy zużycia narzędzi do obróbki drewnaPrzyczyny i mechanizmy zużycia narzędzi do obróbki drewna

Warunki pracy narzędziaWarunki pracy narzędzia

Parametry opisujące zużycieParametry opisujące zużycie

Charakter zużycia – przykładowe wyniki testów przemysłowychCharakter zużycia – przykładowe wyniki testów przemysłowych

Powłoki przeciwzużyciowe na narzędzia do obróbki drewnaPowłoki przeciwzużyciowe na narzędzia do obróbki drewna

Powłoki na bazie azotków metali (jednorodne, wielowarstwy, Powłoki na bazie azotków metali (jednorodne, wielowarstwy, nanokompozyty)nanokompozyty)

architektura nanokompozytówarchitektura nanokompozytów

Powłoki na bazie węglaPowłoki na bazie węgla

architektura nanokompozytówarchitektura nanokompozytów

ProjektProjekt

Koszalin University

of Technology

Mechanizmy zużycia narzędzi:zużycie abrazyjne (ścierne)zużycie udaroweprzegrzanie (odpuszczanie)korozja chemicznakorozja elektrochemiczna

Przyczyny zużycia narzędzi:tarciewystępowanie wtrąceń mineralnych w drewniewysoka temperatura (niskie przewodnictwo cieplne)wilgotność materiału obrabianegoobecność substancji organicznych (żywice)

Koszalin University

of Technology

A - zużycie adhezyjneB - zużycie mechaniczneC - zużycie ścierneD - zużycie cieplne E - zużycie przez utlenianie F - zużycie dyfuzyjneG - wysokotemperaturowa

deformacja plastyczna

König W., Horizons in manufacturing technology, University of Michigan, Michigan 1967

Koszalin University

of Technology

Koszalin University

of Technology

Układ sił podczas skrawania drewna:F1 – grupa oporów wióra i ich wypadkowaF2 – grupa oporów ścinania i ich wypadkowaF3 – grupa sił reakcji materiału obrabianego

Koszalin University

of Technology

Zużycie narzędzia:SV – skrócenie ostrzaVBR – starcie powierzchni natarciaVBα – stępienie ostrza

Koszalin University

of Technology

Koszalin University

of Technology

Powłoka (I) na bazie azotków metali

Koszalin University

of Technology

Powłoka (II) na bazie azotków metali

Koszalin University

of Technology

Powłoka (III) na bazie węgla (ta-C)

część niepracująca

Koszalin University

of Technology

Modyfikacja powierzchni narzędzi do obróbki drewna:

warstwy dyfuzyjne (azotowanie plazmowe w układzie z aktywnym ekranem - ASPN)

warstwy przeciwzużyciowe nanoszone technikami PVD

Wymagania: wysoka adhezja twardość wysoka wiązkość (toughness) ~

dobre przewodnictwo cieplne odporność korozyjna odporność na utlenianie niskie tarcie

Koszalin University

of Technology

J.Schiotz,Proceedings of the 22 th Riso International Symposium on Materials Science, Roskilde, Denmark (2001) 127.

Granica plastyczności

Koszalin University

of Technology

Koncepcja projektowania powłok nanokompozytowych o wysokiej wiązkości (toughness):

Rozmieszczenie krystalicznych nanometrycznych (3-10nm) wydzieleń w amorficznej matrycy ogranicza propagację dyslokacji oraz mikropęknięć.

Duży udział granic ziaren w materiale nanokrystalicznym sprzyja podwyższeniu plastyczności dzięki poślizgom po granicach ziaren.

Warstwa pośrednia/przejściowa (często z gradientem składu) powinna zapewniać wysoka adhezję i umożliwiać relaksację naprężeń.

A.A. Voevodin, Tsinghua Science and Technology, 10 (2005) 665-679

Koszalin University

of Technology

A.A. Voevodin, J.S. Zabinski, Supertough wear-resistant coatings with `chameleon' surface adaptation, Thin Solid Films 370 (2000) 223–231.

Veprek S. Conventional and new approaches towards the design of novel superhard materials. Surf. Coat. Technol., 1997, 97: 15-22.

SiC, Si3N4, taC, aC:H

Koszalin University

of Technology

J. Patscheider, Nanocomposite Hard Coatings for Wear Protection, MRS Bulletin, 28 (2003) 173.

A.A. Voevodin, J.S. Zabinski, Supertough wear-resistant coatings with `chameleon' surface adaptation, Thin Solid Films 370 (2000) 223–231.

Koszalin University

of Technology

S.Veprek et al., Thin Solid Films, 476 (2005) 1–29

TiN/a-Si3N4

Koszalin University

of Technology

Wielowarstwy – supersieci

powłoki wielowarstwowe o grubości podpowłok 5-25 nm podwyższona twardość i wiązkość, podwyższona odporność na zużycie ścierne i korozję.

Sture Hogmark, Staffan Jacobson, Mats Larsson, Design and evaluation of tribological coatings, Wear 246 (2000) 20–33.

HSS/TiN/TaNHSS/TiN/TaN

Koszalin University

of Technology

Holleck H, Schier V. Multilayer PVD coatings for wear protection. Surf. Coat. Technol., 1995, 76-77: 328-336.

Koszalin University

of Technology

powłoki wielowarstwowe o grubości podpowłok 5-25 nm podwyższona twardość i wiązkość, podwyższona odporność na zużycie ścierne i korozję.

A Escudeiro Santana, PhD thesis, EPFL Lausanne 2004

Koszalin University

of Technology

A.C. Ferrari, J. Robertson, Interpretation of Raman spectra of disordered and amorphous carbon, Phys. Rev. B 61 (20) (2000) 14095.

Powłoki na bazie węgla

Bombardowanie jonami, a szczególnie ich energia, decyduje o strukturze powłok na bazie węgla.

Bombardowanie jonowe prowadzi do zagęszczenia struktury przy równoczesnym indukowaniu bardzo wysokich naprężeń ściskajacych.

Wysokie naprężenia ściskajace są przyczyną delaminacji powłok po przekroczeniu grubości krytycznej.

Naprężenia te mogą być zredukowane na wiele sposobów.

Koszalin University

of Technology

[J. Robertson]

J. Robertson, Materials Science and Engineering R 37 (2002) 129-281

Koszalin University

of Technology

25 nm 100 nm

10 GPa

[M. Chhowalla]

1. M. Chhowalla, Diamond and Related Materials 10 (2001) 1011-1016.

Koszalin University

of Technology

A.C. Ferrari, J. Robertson, Interpretation of Raman spectra of disordered and amorphous carbon, Phys. Rev. B 61 (20) (2000) 14095.

G peak position and I(D)/I(G) ratio vs sp3 fraction for as-deposited a-C:H.

Koszalin University

of Technology

Al Ni Co Cu Ag, Au

Ti Cr V Mo Ta Zr W

MeCMeCxx-taC-taC Me-taCMe-taC

taC:H aC:H

Ti Cr V Mo Ta Zr W

Me-taC:HMe-taC:HMeCMeCxx-taC:H-taC:H

Me-aC:HMe-aC:HMeCMeCxx-aC:H-aC:H

Al Ni Co Cu Ag, Au

Nanokompozyty na bazie węgla

Koszalin University

of Technology

(111)(200)(220)(311)(222)(400)(420)(422)

(111)(200)(220)(311)(222)(400)(420)

Nanocrystalline MeCxx

crystallites < 20 nm

Nanocomposite MeC-aC;Hx

crystallites < 10 nm

Nanocomposite MeC-aC;Hx

crystallites < 4 nm

Powłoki nanokompozytowe typu XC/a-C:H krystality < 10 nm

b) d)c)

Up to 10 % a-C:H 10- 70 % a-C:H 70- 95 % a-C:H

MeCxaC:H

TiC d = 8-10nm

TiC-aC:Hd = 4-6nm

H = 32 GPa, μ = 0.35

Ti48C40H9(O,N.Ar)3

TiC-aC:Hd = <4nm

H = 42 GPa, μ = 0.26

Ti38C52H6(O,N.Ar)4

H = 15 GPa, μ = 0.06

Ti6C72H21(O,N.Ar)1

A. Czyżniewski et al., Journal of Materials Processing Technology 157–158 (2004) 274–283

Koszalin University

of Technology

Rozpylanie magnetronowe (wieloźródłowe lub z targetów segmentowych), HIPIMS

Rozpylanie wiązką jonową (z wielu targetów)

Próżniowy łuk katodowy

Al Ni Co Cu Ag, Au

Ti Cr V Mo Ta Zr W

MeCMeCxx-taC-taC Me-taCMe-taC

SiMetody nanoszeniawarstw

Koszalin University

of Technology

Filtered vacuum arc of graphite with simultaneous magnetron sputtering of Si.

Si-taC films

Churl Seung Lee et al., Diamond and Related Materials 11 (2002) 198–203

Koszalin University

of Technology

aSiC-taC

Churl Seung Lee et al., Diamond and Related Materials 11 (2002) 198–203

sp3/sp2

Koszalin University

of Technology

B.K. Tay et al., Diamond and Related Materials 10 (2001) 1082-1087 (Al or Ti – taC)

D. Sheeja et al., Diamond and Related Materials 12 (2003) 2032–2036 (Al -taC)S. Zhang et al., Thin Solid Films 482 (2005) 138– 144 (Ti+Al – taC)

Me-taC, Me = Al, TiMe-taC, Me = Al, Ti

sp3/sp2

ncTiC-taCAl-taC

Koszalin University

of Technology

W. Gulbiński et al., Applied Surface Science 239 (2005) 302–310

TiC– aC:H nanocomposite films

Koszalin University

of Technology

W. Gulbiński et al., Applied Surface Science 239 (2005) 302–310

TiC– aC:H nanocomposite films

Koszalin University

of Technology

Wykonawcy

projektu:Jan Staśkiewicz – kierownikWitold GulbińskiTomasz KrzyżyńskiJerzy RatajskiJan Walkowicz

Andrzej CzyżniewskiAdam GilewiczRoman OlikTomasz SuszkoBogdan Warcholiński

Koszalin University

of Technology

Koszalin University

of Technology

Dziękuję za uwagę

W itold Gulbiński Instytut Mechatroniki, Nanotechnologii i Techniki Próżniowej

Documents

Transcript of W itold Gulbiński Instytut Mechatroniki, Nanotechnologii i Techniki Próżniowej

MAPA KAMPUS AGH · i Nanotechnologii AGH Centrum Energetyki AGH Biblioteka Gtówna Szko\a Ochrony i lnžynierii Srodowiska im. Walerego Goetla Studium Jezyków Obcych Studium Wychowania

Nanocrete 8pp v07 BROSZURY/Nanocrete.pdf · • najniższy moduł > 15 GPa po 28 dniach (klasa R3 według EN 1504 część 3) • zastosowanie nanotechnologii oraz użycie włókien

LABORATORIUM NANOSTRUKTUR - Alma · PDF fileLaboratorium Nanostruktur, wchodzą-cego w skład Zespołu Laboratoriów Nanotechnologii i Nauki o Powierzch-ni, powstającego w ramach

OKLADKA 26/4/06 2:10 AM Page 2 - Polcharmpolcharm.com.pl/wp-content/uploads/2015/07/CR-02-maj-2006.pdf · Era nanotechnologii 26 ... ˚yczàc nam wszystkim równych szans ... dwa

Najnowsze doniesienia z zakresu nanotechnologii · 2018. 9. 10. · zastosowań nanotechnologia obejmuje szereg zagadnień z zakresu m.in. inżynierii materiałowej, fizyki, chemii

wybrane aspekty zastosowania nanotechnologii w produkcji żywności

PowerPoint Presentation · 2017. 12. 3. · The Jewish Nation “Itold you that you would die in your sins, for unless you believe that I am he you will die in your sins.”(John

“ Nanotechnologia – definicja, zastosowanie oraz zagrożenia wypływające z nanotechnologii.”

OD BIODEGRADACJI KWASU MLEKOWEGO DO NANOTECHNOLOGII … · 6. Nanotechnologia z wykorzystaniem procesów biodegradacji: Nowa era zastosowań polimerów -otrzymywanie porowatych nanomebran

IB program A5 3mm spad - Inzynieria.com · Pokaz koparko-ładowarki próżniowej CapBora 3200 – symulacja awarii sieci wodo-ciągowej Inter Global sp. z o.o. Nowe rozwiązania w

Układy stabilizacji ciśnieniaServitec odgazowuje w rurze próżniowej z dyszą rozpylającą, co pozwala usunąć praktycznie wszystkie gazy z instalacji. Odgazowana woda może pochłonąć

AKADEMICKIE CENTRUM MATERIAŁÓW i NANOTECHNOLOGII CENMIN CZT AKCENT MAŁOPOLSKA

Jaki pożytek mamy z nanotechnologii ? Nanomateriaływ ... · Wykład na konferencji organizowanej przez American Physical Society, ... atomowa 3.9nm. Jaroslaw Grobelny, ... Mikroskop

C ross -validation of GPS tomography models and ......1 C ross -validation of GPS tomography models and methodological improvements using CORS network 5 H ugue s Brenot 1*, W itold

Rola nanotechnologii w gospodarce

Damian Batory Możliwości Zastosowania Nanotechnologii w Przemyśle

Centrum Materiałów Zaawansowanych i Nanotechnologii · materiały zol-żel, materiały fotoaktywne, materiały laserowe, kryształy fotoniczne, mikro- i nanostruktury półprzewodnikowe,

Vzdělávání v nanotechnologiích - fyzika.upol.czfyzika.upol.cz/cs/system/files/download/vujtek/granty/VzdelavaniNano.pdf · mace o nanotechnologii v přírodě, používaných

Wpływ nanotechnologii naheinrip@zydexindustries.com Tel. +48 601 460 327 Title Slajd 1 Author Marlen Created Date 11/16/2014 12:44:02 PM ...wzmacnianienawierzchni.konferencjespecjalistyczne.pl/... ·

Prawne aspekty nanotechnologiiyadda.icm.edu.pl/baztech/element/bwmeta1.element.baztech...106 Economics and Management – 2/2013 Prawne aspekty nanotechnologii Marcin Jurewicz Politechnika