Intelligent control system for gaseous nitriding process

In the present paper, the solutions of the following research issues have been presented:• dependencies between the process parameters and the layer structure have been defined, which serve todevelop software for the control system of the process, with the view of obtaining a complex layerstructure and optimal kinetics of its creation and growth,• assumptions for the control system of the gaseous nitriding process have been developed on the basis ofa complementary cooperation of the mathematical model and the indications of the magnetic sensorregistering the nucleation and growth of the layer.These issues comprise two complementary ways towards the construction of intelligent control systems.The first one of them consists in developing innovative databases, expert systems to aid the operator indecision making regarding the choice of defined changes to the process parameters. This is connectedwith the knowledge of possibly all the factors and mechanisms which have an influence on the result ofthe process and which make it possible to design an algorithm of changes of process parameters thatcould guarantee optimal kinetics of the layer growth and its required structure. The other one additionallymakes use of specially constructed sensors, which having been placed directly in the processes react tothe growth of layers and their structure

Deposition of chromium nitride coatings from vacuum arc plasma in increased nitrogen pressure

The application of protective coatings on metal materials is the effective way to improve their durability. Chromium nitride coatings are applied mainly on tools due to good resistivity to oxidation compared to other metal nitride coatings and good wear resistance. Some characteristics of the coatings deposited in fixed position in regard of chromium cathode on the samples parallel directed to it and the other arranged opposite in the nitrogen pressure ranged from 0.5 to 3.0 Pa are investigated.Применение защитных покрытий на металлических материалах является эффективным способом улучшения их прочности. Покрытия из нитрида хрома применяются в основном на инструменте благодаря хорошему сопротивлению окислению, по сравнению с другими нитридными покрытиями, и хорошей износостойкости. Были исследованы некоторые характеристики покрытий, осажденных в фиксированном положении на лицевую и обратную стороны образцов, установленных в плоскости, параллельной по отношению к хромовому катоду, в диапазоне давлений азота от 0,5 до 3,0 Па.Застосування захисних покриттів на металевих матеріалах є ефективним способом поліпшення їх міцності. Покриття з нітриду хрому застосовуються в основному на інструменті завдяки гарному опору окисленню, в порівнянні з іншими нітридними покриттями та добрій зносостійкості. Були досліджені деякі характеристики покриттів, осаджених у фіксованому положенні на лицьову і зворотну сторони зразків, встановлених в площині, паралельній по відношенню до хромового катода, в діапазоні тисків азоту від 0,5 до 3,0 Па

Mechanical and tribological characteristics of zirconium based ceramic coatings for micro-bearing application

The application of metal materials with ceramic coatings is the effective way of alternative bearing surfaces formation. The oxide ZrO₂, nitride ZrN and oxynitride ZrON coatings were deposited by magnetron sputtering method on stainless steel (AlSi 316) discs. The adhesion properties, hardness and elastic modulus were evaluated by standard methods. The surface parameters were observed by scanning electron microscopy (SEM). The chemical composition of the coatings was analyzed by energy dispersive X-ray (EDX) spectroscopy. Friction coefficients and wear resistance were measured in the tribological tests. Results show that the mechanical parameters increased in the case of oxynitride in comparison with oxide and nitride coatings.Использование металлических материалов с керамическими покрытиями является эффективным способом формирования альтернативных поверхностей скольжения. Покрытия оксидов ZrO₂, нитридов ZrN и оксинитридов ZrON были нанесены на стальные диски (AlSi 316) методом магнетронного напыления. Адгезия, твердость и упругие модули покрытий измерялись стандартными методами. Параметры поверхности оценивались методом сканирующей электронной микроскопии. Химический состав покрытий анализировался методом энергетически дисперсной спектроскопии. Коэффициент трения и износ оценивали в трибологических тестах. Результаты демонстрируют, что механические параметры возрастают в случае оксинитридных покрытий по сравнению с нитридами и оксидами.Використання металевих матеріалів із керамічними покриттями є ефективним засобом формування альтернативних поверхонь ковзання. Покриття оксидів ZrO₂, нітридів ZrN та оксинітридів ZrON були нанесені на сталеві диски (AlSi 316) методом магнетронного розпилювання. Адгезія, твердість та пружні модулі покриттів вимірювались стандартними методами. Параметри поверхні оцінювались методом скануючої електронної мікроскопії. Хімічний склад покриттів було проаналізовано методом енергетично дисперсної спектроскопії. Коефіцієнт тертя та знос оцінювали в трибологічних тестах. Результати продемонстрували, що механічні параметри зростають у випадку оксинітридних покриттів порівняно з нітридами та оксидами

Tribological properties of vacuum arc Cr-O-N coatings in macro- and microscale

In this paper the tribological properties of Cr-O-N coatings deposited using vacuum arc plasma flux in macro- (sphere-on-disc test) and microscale (AFM-atomic force microscopy) are investigated. It was found that the specific wear rate determined in AFM measurements (micro scale) is approximately 2 orders higher than the macroscale. This is probably due to much higher Hertzian contact stress.Исследовались трибологические свойства Cr-O-N-покрытий, осаждённых из потока вакуумно-дуговой плазмы на макро- (тест сфера-на-диске) и микроуровне (AСM-атомно-силовая микроскопия). Было установлено, что удельная скорость износа в измерениях AСM (микроуровень) примерно на 2 порядка выше, чем в макромасштабе. Это, вероятно, связано с гораздо более высокими контактными напряжениями.Досліджувалися трибологічні властивості Cr-O-N-покриттів, осаджених з потоку вакуумно-дугової плазми на макро- (тест сфера-на-диску) і мікрорівні (AСM-атомно-силова мікроскопія). Було встановлено, що питома швидкість зносу у вимірюваннях AСM (мікрорівень) приблизно на 2 порядки вище, ніж в макромасштабі. Це, ймовірно, пов'язано з набагато більш високими контактними напруженнями

The Adhesion of CrN Thin Films Deposited on Modified 42CrMo4 Steel

Here, the effect of adhesion of CrN hard coatings on modified 42CrMo4 steel substrate is presented. Modifications of the substrate are shot peening, nitriding, shot peening, and nitriding joined process. In the shot peening process, two variable process parameters were used: exposure time (t) and air pressure (p). The nitriding process was conducted in the following parameters: nitriding potential Np = 4.86, nitriding time tn = 3 h, and temperature process T = 530°C. Modified substrates were characterized by surface hardness HV5 and hardness profiles on the cross section of samples and by surface roughness parameters. On such prepared substrates, the CrN coating was deposited. The adhesion of CrN coating on modified substrates was defined by the scratch test. Chemical and phase composition of the films was determined using EDS method and X-ray diffraction, respectively. The surface hardness of deposited films was also defined. The substrate of 42CrMo4 steel without mechanical and heat treatment coated by hard CrN film was used as a reference

Effect of carbon on the properties of CrN coatings formed by cathodic arc evaporation in stationary system

Due to good resistance to oxidation and wear chromium nitride coatings are widely used in industry. The works aimed at further improving, for example by carbon doping, the properties of the coatings. The goal of this study was to assess effect of carbon addition to CrN coatings deposited without substrates rotation on the deposition rate, roughness, structure, hardness, adhesion, wear and comparison with properties of CrN coating.Покрытия из нитрида хрома широко используются в промышленности благодаря хорошей стойкости к окислению и износу. Выполняются работы, направленные на дальнейшее совершенствование свойств покрытий, например, путем легирования углеродом. Цель данного исследования состоит в том, чтобы оценить влияние легирования углеродом CrN-покрытий, наносимых без вращения подложки, на скорость осаждения, шероховатость, структуру, твердость, адгезию и износ, а также сравнить со свойствами CrN- покрытия.Покриття з нітриду хрому широко використовуються в промисловості завдяки хорошій стійкості до окислення і зносу. Виконуються роботи, спрямовані на подальше вдосконалення властивостей покриттів, наприклад, шляхом легування вуглецем. Мета даного дослідження полягає в тому, щоб оцінити вплив легування вуглецем CrN-покриттів, що наносяться без обертання підкладки, на швидкість осадження, шорсткість, структуру, твердість, адгезію і знос, а також порівняти з властивостями CrN-покриття

Effect of zirconia stabilized by ittria additions on the structure and mechanical properties of alumina based ceramics

The ceramic samples of pure alumina and alumina with additions of 10, 15, 20 wt. % ZrO₂ stabilized by 5.3 % wt. Y₂O₃ were produced by slip casting method with the subsequent sintering. The enhancement of ceramic mechanical parameters such as Vickers hardness, bending strength, fracture toughness, thermal resistance, wear resistance due to additions of ZrO₂ (5.3 % Y₂O₃) was observed. The effect of additions of ZrO₂ on the formation of dense, tough and fine-grained structure of alumina ceramics was determined. The best complex of mechanical parameters was obtained on the alumina samples with 15 wt. % ZrO