VYUŽITÍ PVD POVLAKŮ PRO FUNKČNĚ GRADOVANÉ MATERIÁLY



Podobné dokumenty
PVD povlaky pro nástrojové oceli

DUPLEXNÍ POVLAKOVÁNÍ NÁSTROJOVÝCH OCELÍ STRUKTURA, VLASTNOSTI A ZAŘÍZENÍ DUPLEX COATING OF TOOL STEELS STRUCTURE, PROPERTIES AND DEVICES

DUPLEXNÍ POVLAKOVÁNÍ PM NÁSTROJOVÉ OCELI LEGOVANÉ NIOBEM DUPLEX COATING OF THE NIOBIUM-ALLOYED PM TOOL STEEL

ACOUSTIC EMISSION SIGNAL USED FOR EVALUATION OF FAILURES FROM SCRATCH INDENTATION

DETERMINATION OF MECHANICAL AND ELASTO-PLASTIC PROPERTIES OF MATERIALS BY NANOINDENTATION METHODS

NÁVRH MATERIÁLU A POVRCHOVÉ ÚPRAVY PRO ŘEZNÉ NÁSTROJE URČENÝCH K OBRÁBĚNÍ PRYŽOVÝCH HADIC ZPEVNĚNÝCH KEVLAREM

EVALUATION OF SPECIFIC FAILURES OF SYSTEMS THIN FILM SUBSTRATE FROM SCRATCH INDENTATION IN DETAIL

VÝZKUM MOŽNOSTÍ ZVÝŠENÍ ŽIVOTNOSTI LOŽISEK CESTOU POVRCHOVÝCH ÚPRAV

CZ.1.07/1.1.30/ SPŠ

CENTRUM VZDĚLÁVÁNÍ PEDAGOGŮ ODBORNÝCH ŠKOL

VÝROBA ŘEZNÝCH NÁSTROJŮ S OTĚRUVZDORNÝMI TENKÝMI VRSTVAMI

PRASKLINY CEMENTOVANÝCH KOL

Metodika hodnocení strukturních změn v ocelích při tepelném zpracování

ZÁKLADNÍ STUDIUM VLASTNOSTÍ A CHOVÁNÍ SYSTÉMŮ TENKÁ VRSTVA SKLO POMOCÍ INDENTAČNÍCH ZKOUŠEK

STUDIUM MECHANICKÝCH VLASTNOSTÍ A CHOVÁNÍ V OKOLÍ MAKROVTISKŮ NA SYSTÉMECH S TENKÝMI VRSTVAMI

HODNOCENÍ HLOUBKOVÝCH PROFILŮ MECHANICKÉHO CHOVÁNÍ POLYMERNÍCH MATERIÁLŮ POMOCÍ NANOINDENTACE

OTĚRUVZDORNÉ POVRCHOVÉ ÚPRAVY. Jan Suchánek ČVUT FS, ÚST

VLASTNOSTI KOVOVÝCH VRSTEV DEPONOVANÝCH MAGNETRONOVÝM NAPRAŠOVÁNÍM NA SKLENENÝ SUBSTRÁT

ŘEZNÉ MATERIÁLY. SLO/UMT1 Zdeněk Baďura

Měření tvrdosti konstrukčních ocelí. Roman Hanák

povrchová úprava PROBLEMATIKA PŘEDÚPRAV POVRCHU ZPRÁVY

III. Mezinárodní konference STROJÍRENSKÁ TECHNOLOGIE PLZEŇ

MOŢNOSTI ZVYŠOVÁNÍ TRVANLIVOSTI NÁSTROJŮ U VÝROBCE OPTIONS OF TOOL LIFE RAISING BY THE MANUFACTURER. Ing. Josef Fajt, CSc., Dr. ing.

Transfer inovácií 20/

TVÁŘENÍ A LISOVÁNÍ THE SURFACE ENGINEERS

Keramika spolu s dřevem, kostmi, kůží a kameny patřila mezi první materiály, které pravěký člověk zpracovával.

, Hradec nad Moravicí. LOUDA Petr Technická univerzita Liberec

STUDIUM MECHANICKÉHO CHOVÁNÍ ROZDÍLNÝCH SYSTÉMŮ TENKÁ VRSTVA SKLO POMOCÍ INDENTAČNÍCH ZKOUŠEK

EVALUATION OF FAILURES AND MODIFICATION OF SYSTEMS THIN FILM BASIC MATERIAL TO THE DEPTH OF MATERIAL SYSTEMS

HODNOCENÍ OPOTŘEBENÍ SYSTÉMŮ S TENKÝMI VRSTVAMI POMOCÍ VRYPOVÉ ZKOUŠKY S OCELOVOU KULIČKOU.

Vlastnosti V 0,2. Modul pružnosti Součinitel tepelné roztažnosti C od 20 C. Tepelná vodivost W/m. C Měrné teplo J/kg C

VLIV ZPŮSOBŮ OHŘEVU NA TEPLOTNÍ DEGRADACI TENKÝCH OTĚRUVZDORNÝCH PVD VRSTEV ZJIŠŤOVANÝCH POMOCÍ VYBRANÝCH METOD

POVRCHOVÉ VYTVRZENÍ PM NÁSTROJOVÉ OCELI LEGOVANÉ NIOBEM PLAZMOVOU NITRIDACÍ SURFACE HARDENING OF NIOBIUM-CONTAINING PM TOOL STEEL BY PLASMA NITRIDING

STANOVENÍ MECHANICKÝCH VLASTNOSTÍ MATERIÁLŮ SVAROVÉHO SPOJE NA ZÁKLADĚ MĚŘENÍ TVRDOSTI

Diamantu podobné uhlíkové vrstvy pro pokrytí kloubních náhrad

Vliv úpravy břitu monolitních fréz před PVD povlakováním na jejich trvanlivost

Nové trendy vývoje tenkých vrstev vytvořených PVD a CVD technologií v aplikaci na řezné nástroje Antonín Kříž

Měření mikro-mechanických vlastností tepelně zpracovaných ocelí. Jaroslav Zapletal

TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ KONSTRUKČNÍCH OCELÍ SVOČ Jana Martínková, Západočeská univerzita v Plzni, Univerzitní 8, Plzeň Česká republika

František Kaván. prof. Ing. Petr Louda, CSc.

2 MECHANICKÉ VLASTNOSTI SKLA

3.3 Výroba VBD a druhy povlaků

SYSTÉM TENKÁ VRSTVA SUBSTRÁT V APLIKACI NA ŘEZNÝCH NÁSTROJÍCH

ODBORNÝ VÝCVIK VE 3. TISÍCILETÍ. Nové trendy v povrchových úpravách materiálů chromování, komaxitování

KATALOG NÁSTROJŮ PRO OBRÁBĚNÍ

STUDY OF SELECTED DEPOSITION PARAMETERS ON PROPERTIES AND BEHAVIOUR OF THIN FILM SYSTEMS

OPTIMALIZACE SVAŘOVACÍCH PARAMETRŮ PŘI ODPOROVÉM BODOVÉM SVAŘOVÁNÍ KOMBINOVANÝCH MATERIÁLŮ

PŘÍSPĚVEK K POVRCHOVÉ ÚPRAVĚ SKLOVITÝM SMALTOVÝM POVLAKEM CONTRIBUTION TO SURFACE ARRANGEMENT WITH VITREOUS ENAMEL COAT

23. dny tepelného zpracování 23 rd International Conference on Heat Treatment

ZKOUŠKY MECHANICKÝCH. Mechanické zkoušky statické a dynamické

Analýza PIN-on-DISC. Ing. Jiří Hájek Dr. Ing. Antonín Kříž ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI

LŠVT Mechanické vlastnosti: jak a co lze měřm. ěřit na tenkých vrstvách. Jiří Vyskočil, Andrea Mašková HVM Plasma, Praha

BRUSKY. a) Brusky pro postupný úběr materiálu - mnoha třískami, přičemž pracují velkým posuvem a malým přísuvem.

VLIV ZMĚNY DRSNOSTI POVRCHU NA PŘILNAVOST ORGANICKÝCH POVLAKŮ INFLUENCE OF THE CHANGE OF THE SURFACE ROUGHNESS ON ADHESION OF ORGANIC COATINGS

COMPARISON OF SYSTEM THIN FILM SUBSTRATE WITH VERY DIFFERENT RESISTANCE DURING INDENTATION TESTS. Matyáš Novák, Ivo Štěpánek

Zkoušení mechanických vlastností zkoušky tvrdosti. Metody charakterizace nanomateriálů 1

CHANGING IN ACOUSTIC EMISSION SIGNAL DURING SCRATCH INDENTATION ON DIFFERENT MATERIALS AND CORRELATION WITH MORPHOLOGY OF FAILURES

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA STROJNÍ

EVALUATION OF INFLUENCE PREPARING OF SURFACE OF SUBSTRATE ON BEHAVIOUR OF SYSTEMS THIN FILM SUBSTRATE

COMPARISON PROPERTIES AND BEHAVIOUR OF SYSTEM WITH THIN FILMS PREPARED BY DIFFERENT TECHNOLOGIES

HODNOCENÍ ŠÍŘENÍ PORUŠENÍ CYKLICKOU VRYPOVOU ZKOUŠKOU NA SYSTÉMECH S TENKÝMI VRSTVAMI

COMPARISON OF THIN FILMS SYSTEMS PREPARED BY DIFFERENT TECHNOLOGIES

Řezné podmínky při broušení

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ VLIV TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ NA STRUKTURU A MECHANICKÉ VLASTNOSTI NÁSTROJOVÝCH OCELÍ

VLIV VYBRANÝCH PARAMETRŮ TECHNOLOGICKÉHO PROCESU NA VLASTNOSTI A CHOVÁNÍ SYSTÉMŮ TENKÁ VRSTVA SUBSTRÁT

, Hradec nad Moravicí

VANADIS 10 Super Clean

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA STROJNÍ

HODNOCENÍ TENKÝCH VRSTEV - NITRIDICKÁ VRSTVA SUBSTRÁTOVÝCH SYSTÉMŮ EVALUATION OF THIN LAYER SUBSTRATE SYSTEM. Milan Vnouček a

Wear with respect to load and to abrasive sand under Dry Sand/Steel Wheel abrasion condition

ZPŮSOBY RENOVACE NÁSTROJŮ Z RYCHLOŘEZNÉ OCELI

TECHNOLOGIE LEPENÍ V AUTOMOBILOVÉM PRŮMYSLU

Vliv volby nástroje na parametry řezného procesu. Lukáš Matula

MERENÍ MECHANICKÝCH VLASTNOSTÍ V MIKROLOKALITÁCH NANOINDENTACÍ. Radek Nemec, Ivo Štepánek

Řezné materiály www. www t. u t n u g n a g loy o. y c. z c

Vliv povlakování na životnost šneku VS. Kovařík Václav

Supertvrdé řezné materiály a jejich efektivní využití. Josef Vintr

ÚSTAV KONSTRUOVÁNÍ seminář Degradace nízkolegovaných ocelí v. abrazivním a korozivním prostředí

TESTOVÁNÍ VLIVU INDIKAČNÍCH KAPALIN NA KŘEHKOLOMOVÉ VLASTNOSTI SKLOVITÝCH SMALTOVÝCH POVLAKŮ

ruvzdorné povlaky endoprotéz Otěruvzdorn Obsah TRIBOLOGIE Otěruvzdorné povlaky endoprotéz Fakulta strojního inženýrství

VLIV DRUHU TECHNOLOGIE IONTOVÉHO BOMBARDU NA VLASTNOSTI A CHOVÁNÍ SYSTÉMŮ TENKÁ VRSTVA SUBSTRÁT

HODNOCENÍ STÁRNUTÍ POVRCHU MATERIÁLU POMOCÍ INDENTACNÍCH MERENÍ

V průmyslu nejužívanější technickou slitinou je ta, ve které převládá železo. Je to slitina železa s uhlíkem a jinými prvky, jenž se nazývají legury.

STRUKTURA A VLASTNOSTI POVRCHU DUPLEXNĚ POVLAKOVANÉ LEDEBURITICKÉ OCELI VANADIS 6

KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE. Japonsko, Kajima Corp., PVA-ECC (Engineered Cementitious Composites)ohybová zkouška

THE IMPACT OF PROCESSING STEEL GRADE ON CORROSIVE DEGRADATION VLIV TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ OCELI NA KOROZNÍ DEGRADACI

TEPLOTNÍ ODOLNOST TENKÝCH VRSTEV A JEJICH PŘÍNOS V OBRÁBĚNÍ TVRDÝCH OCELÍ. Antonín Kříž Petr Beneš Martina Sosonová Jiří Hájek

HODNOCENÍ MECHANICKÝCH VLASTNOSTÍ TENKOVRSTVÝCH SYSTÉMŮ Z GRAFU ZÁVISLOSTI MÍRY INFORMACE NA ZATÍŽENÍ

Sborník vědeckých prací Vysoké školy báňské - Technické univerzity Ostrava číslo 1, rok 2008, ročník VIII, řada stavební článek č.

STUDIUM PORUŠENÍ SYSTÉMŮ S TENKÝMI VRSTVAMI ZE STATICKÉ A VRYPOVÉ INDENTACE DO HLOUBKY SYSTÉMU

KONVENČNÍ FRÉZOVÁNÍ Zdeněk Zelinka

Charakteristika. Vlastnosti. Použití NÁSTROJE NA TLAKOVÉ LITÍ NÁSTROJE NA PROTLAČOVÁNÍ NÁSTROJE PRO TVÁŘENÍ ZA TEPLA VYŠŠÍ ŽIVOTNOST NÁSTROJŮ

HODNOCENÍ POVRCHOVÝCH ZMEN MECHANICKÝCH VLASTNOSTÍ PO ELEKTROCHEMICKÝCH ZKOUŠKÁCH. Klára Jacková, Ivo Štepánek

Antonín Kříž a) Miloslav Chlan b)

TENKÉ VRSTVY NA ŘEZNÝCH NÁSTROJÍCH PRO TĚŽKOOBROBITELNÉ PLASTY THIN FILM-COATED CUTTING TOOLS FOR HARD-TO-MACHINE PLASTICS

Použití. Části formy V 0,9. Části nástroje. Matrice Podpěrné nástroje, držáky matric, pouzdra, lisovací podložky,

HODNOCENÍ STRUKTURY PLASMOVĚ NITRIDOVANÝCH P/M LEDEBURITICKÝCH OCELÍ

VLASTNOSTI KOMPOZITNÍCH POVLAKŮ S KATODICKY VYLUČOVANOU MATRICÍ

MOŽNOSTI TVÁŘENÍ MONOKRYSTALŮ VYSOKOTAVITELNÝCH KOVŮ V OCHRANNÉM OBALU FORMING OF SINGLE CRYSTALS REFRACTORY METALS IN THE PROTECTIVE COVER

VÝROBKY PRÁŠKOVÉ METALURGIE

Transkript:

VYUŽITÍ PVD POVLAKŮ PRO FUNKČNĚ GRADOVANÉ MATERIÁLY Jakub HORNÍK, Pavlína HÁJKOVÁ, Evgeniy ANISIMOV Ústav materiálového inženýrství, fakulta strojní ČVUT v Praze, Karlovo nám. 13, 121 35, Praha 2, CZ, e-mail: jakub.hornik@fs.cvut.cz., pavlina.hajkova@fs.cvut.cz, evgeniy.anisimov@fs.cvut.cz Abstrakt Příspěvek se zabývá hodnocením vlastností povlaků nanášených metodou PVD na nástrojové oceli a žárově nanášené povlaky karbidu wolframu. Hodnoceny jsou vlastnosti povlaku CrN naneseného přímo na substrát a duplexního povlaku naneseného na plazmově nitridovanou vrstvu. Dále jsou hodnoceny vrstvy Ti a Cr deponované na žárový nástřik WC nebo Al 2 O 3. Výsledky prokázaly, že nitridační vrstva má příznivý vliv na tvrdost a adhezi povlaku. PVD povlak je schopen zacelit otevřené póry do velikosti odpovídající jeho tloušťce. Práce je podkladem pro metodiku nanášení a hodnocení povlaků pro funkčně gradované materiály. Fyzikální depozice z parní fáze (PVD) je rozšířená metoda pro tvorbu tenkých povlaků zejména na nástrojových ocelích. Hlavní výhodou tohoto způsobu je nízká teplota depozice. Nevýhodou tohoto typu povlaku je nižší adheze k podkladu. Výzkum v této oblasti lze rozdělit do dvou směrů. První z nich je přizpůsobení fyzikálních vlastností povlaku a podkladu, aby se dosáhlo podobných mechanických vlastností. Druhý směr se zaměřuje na úpravu podkladu, tj. zamezení křehkému praskání při vysokém zatížení [1]. Modifikace základního materiálu zahrnuje použití takového postupu zpracování, jež vede k dosažení maximální tvrdosti, což výrazně zvyšuje přilnavost povlaku. Povlaky PVD (obvykle CrN, TiN, AlTiN, WN) jsou důležitým ochranným prvkem proti oxidaci, teplotní expozici, opotřebení a korozi [2]. Současným trendem aplikace těchto povlaků je příprava funkčně gradovaných materiálů (FGM). Tyto systémy by mohly odstranit některé nevýhody konvenčně připravených povlaků (praskliny, špatná přilnavost). [2]. Pro výrobu kvalitního FGM jsou nutné informace o vlastnostech jednotlivých vrstev a povlaků. Pro zkoumání jednotlivých vrstev, existuje řada metod hodnocení jako jsou např. scratch test [3,4], mikro a nanoindentace [5,6] a měření adheze (pin-on-disk) [7] a kvalitativní "Mercedes" test [8], atd. Experimentální materiál Pro účely porovnání vlastností povlaků CrN deponovaných bez mezivrstvy nebo nitridovanou vrstvu byly zvoleny oceli HS 6-5-2 (ČSN 41 9830, Vanadis 23) a X40CrMoV5-1 (ČSN 41 9554, Orvar Supreme). Materiál 19 830 je typickým zástupcem oceli používané při výrobě řezných nástrojů a 19 554 se nejčastěji používá k výrobě forem pro tlakové liti. Tvrdost oceli Orvar po zakalení a popuštění byla 51,4 HRC, v případě oceli Vanadis byla dosažena tvrdost 64,2 HRC. Zakaleni proběhlo ve firmě Prikner tepelné zpracováni kovů s.r.o.. Vzorky byly kaleny ve vakuové peci TAV z teploty 1020 C a třikrát popuštěny v ochranné atmosféře dusíku za teplot 580, 560 a 550 C. Použité podkladové keramické nástřiky jsou definovány v tabulce 1. - 116 -

Příprava vzorků a experimentální metody Před samotným procesem povlakování byly vorky mechanicky očištěny od nečistot a oxidických vrstev vzniklých při tepelném zpracováni. Následovně byly odmaštěny v ultrazvukové pračce a acetonu. Povlakovací procesy byly realizovány v komoře zařizeni Flexicoat 850 (Hauser). Tab. 1: Keramické podklady Vzorek Materiál Typ Úhel nanášení WF 90 WC na oceli 90 WF 50 WC na oceli 90 Vzorek č. 1353 Al 2 O 3 +MgSiO 3 na oceli 90 Tab. 2: Parametry procesů Time [hours] Temperature [ C] Plasmová nitridiace 3 530 Plazmové čištění 0,3 530 Cr 0,3 380 CrN 6 380 Tab. 3: Tloušťka nitridované vrstvy a povlaků Duplexní povlak CrN 4,27 µm Cr 0,28 µm Pouze povlak CrN 4,25 µm Cr 0,23 µm Nitridovaná vrstva Orvar Supreme 26,32 µm Vanadis 23 25,14 µm Tab. 4: Parametry procesu depozice Ti a Cr Process Ti Cr Teplota [ C] 350 400 Čištění targetu [min] 11 11 Čištění povrchu vzorků [min] 20 20 Čas procesu povlakování [h] 3 7 Napětí [V] 75 85-117 -

Vzorky povlakované CrN byly rozděleny do třech skupin a to povlakované Cr- CrN, vzorky s plazmově nitridovnou vrstvou a následně povlakované Cr-CrN (duplexní povlak) a kontrolní plazmově nitridované vzorky. Mezipovlak Cr slouží ke zlepšení adheze CrN povlaku na oceli. Parametry procesu jsou uvedeny v tabulce 2, dosažené tloušťky nitridované vrstvy a povlaků jsou shrnuty v tabulce 3. Celý proces povlakování keramiky Cr (čištění a depozice trval 11 hodin při teplotě 400 C. Depozice Ti probíhala 5,5 hodiny při teplotě povlakování 350 C. Parametry těchto procesů uvádí tabulka 4. Kvalita povlaku a tloušťky deponovaných vrstev a povlaků byly hodnoceny v příčných řezech na metalografických výbrusech světelnou a řádkovací elektronovou mikroskopií; tvrdost povlaku byla hodnocena v případě nástrojových ocelí. Adheze byla ověřována pomocí Scratch testu a Mercedes testu. Tvrdost povlaků na nástrojových ocelích byla zjišťována měřením mikrotvrdosti a nanotvrdosti (H IT 200 mn, zatížení / prodleva / odtížení 10 sec/5 sec/10 sec). Výsledky a diskuse výsledků Povlaky Cr i Ti dokonale pokrývají a kopírují povrch keramického podkladu neupravovaného i broušeného (obr. 1). Hodnocení na příčných řezech ukazuje na předpokládanou schopnost PVD povlaku zacelit póry pouze do velikosti odpovídající tloušťce deponovaného povlaku (obr. 2). 1353 Ti - nebroušeno WF 90 Ti - broušeno Obr. 2: Povrch vybraných vzorků povlakovaných Ti - 118 -

Obr. 3: Příčný řez vzorek 1353 Ti Výsledky měření tvrdosti (tabulka 5) ukazují na vyšší hodnoty dosažené v případě duplexních povlaků u obou ocelí. Tab. 5: Naměřené hodnoty nanotvrdosti, mikrotvrdosti a redukovaného modulu pružnosti H IT [HV] HV0,5 Er [GPa] Duplex CrN -Vanadis 1815 2046 244,4 Duplex CrN - Orvar 1923 2029 258,42 CrN- Vanadis 1788 1936 250,41 CrN - Orvar 1482 1431 198,54 Hodnocení adheze Pro sledování adheze systému povlak substrát byla použita vrypová zkouška Scratch test. Principem metody je plynule zatěžováni indentoru, který se pohybuje rovnoběžně s rozhraním povlak substrát. Při zkoušce přilnavosti vrypem byl použit diamantový hrot tvaru kužele s vrcholovým uhlem 120 a poloměrem špičky 0,2 mm. Při vyhodnocování stopy (obr. 4 - a,b,c,d) se sleduji především čtyři oblasti při daném zatíženi, které charakterizuji kritické porušeni vrstvy Lc1 první porušeni povlaku - vznik trhlinek Lc2 porušeni povlaku většího rozsahu Lc3 první adhezívní porušeni povlaku - odhaleni podložky LS úplné odhaleni podkladu Parametry vrypové zkoušky: lineárně rostoucí zatíženi, zátěž 1-100 N, rychlost zatěžování 49,5 N/min, rychlost posuvu 5 mm/min, dráha 10 mm - 119 -

Vanadis 23 - Duplex Orvar - Duplex 84 N 73 N Vanadis 23 - CrN Orvar - CrN 47 N Obr. 4: Fotodokumentace stopy po vrypové zkoušce povlaky CrN a maximální dosažené hodnoty zátěžné síly Charakter porušeni byl shodný pro oba typy povlaku CrN (duplexní i neduplexní). V oblasti Lc1 byl zaznamenán vznik rádiusových trhlin opačně orientovaných ke směru pohybu hrotu. V oblasti Lc2 již docházelo k drobnému vydrolováni povlaku. Poškozeni povlaku při okraji stopy bylo zaznamenáno v oblastech Lc3 a LS. Pouze u povlaku CrN u oceli Orvar byl zaznamenán již v oblasti Lc1 vznik prasklin probíhajících napřič do oblasti mimo vryp. Sila určující celkovou delaminaci povlaku (kritická oblast Lc3) je pro duplexní povlaky shodná. Při porovnáni zatíženi (stejný typ oceli ale rozdílný typ povlaku) v jednotlivých kritických oblastech, lze zaznamenat vyšší zatíženi u duplexního povlaku než u povlaku CrN (z 60 N na 80 N v oblasti LS). V případě povlaků Ti a Cr nanesených na keramické podklady s neupravovaným povrchem nebylo vzhledem k jejich drsnosti hodnoceno. Na vzorcích upravených broušením na metalografickém papíru o zrnitosti #1000 nelze identifikovat jednotlivé oblasti, kde dochází k delaminaci vrstvy ani korektně určit působící sílu, z důvodu porézního povrchu. Ve všech případech byla měření negativně ovlivněna přechodem indentoru přes póry v keramickém povlaku. Také dochází k výraznému praskaní systému, zejména vzorku č. 1353 (obr. 5). Indentační zkouška Mercedes test Vnikací zkouška patři mezi velmi rozšířené metody sloužící ke zjišťování kvality spojeni mezi povlakem a substrátem. Lze sledovat rozměry, rozvoj a charakter trhlin. Odpor proti sířeni trhliny je měřítkem adheze. Vyhodnoceni vtisku provádí přiřazením do jednotlivých kategorii s tzv. adhezním číslem, které charakterizuje stupeň popraskání či odloupnutí vrstvy. Kategorie (K1 až K6 a A1 až A6) jsou seřazeny sestupně, kde K1 znamená nejlepší adhezi a K6 nejhorší. 28 N - 120 -

WF 50 - Cr Obr. 5: Povlak Cr Scratch test 1353 Cr Výsledky Mercedes testu na nástrojových ocelích a porovnání s vybranými keramickými podložkami je dokumentováno na obr. 6. WF 90 Ti 1353 Ti Obr. 6: Výsledky Mercedes testu na nástrojových ocelích a povlaku Ti na keramice Výsledky Mercedes testu na nástrojových ocelích jsou v dobré shodě s výsledky vrypové zkoušky. Duplexnim povlakům u obou ocelí odpovídá vždy vyšší adhezní číslo. V případě povlaků Cr a Ti na keramických podložkách se povlaky odlupují s různou intenzitou, avšak kategorizace do tříd v těchto případech není možná vzhledem k topografii povrchu. U broušených povrchů je odlupování povlaku méně intenzivní. Nejlepší se jeví povlak Cr na broušených WF vzorcích, nejhorších výsledků bylo dosaženo na podkladech z keramiky na bázi Al 2 O 3. - 121 -

Závěry Výsledky prokázaly, že nedostatečnou adhezi, otěruvzdornost a tvrdost povlaků je možné v případě nástrojových ocelí výrazně zlepšit aplikací duplexního povlakování. Je zřejmě, že nitridační vrstva má příznivý vliv jak na tvrdost, tak i na tribologické vlastnosti a adhezi povlaku CrN. Při posuzováni duplexních povlaků na konkrétní oceli má nejlepší výsledné vlastnosti duplexní povlak na ledeburtická oceli Vanadis. PVD povlakování termických nástřiků nebo samonosných vrstev na bázi keramiky magnetronovou metodou dokonale pokrývá povrch podložky a dokáže zacelit póry do maximální velikosti odpovídající síle povlaku. Použití obvyklých metod hodnocení soudržnosti a tvrdosti povlaků je v případě neupraveného povrchu nástřiku nevhodné, v případě úpravy povrchu broušením je vyhodnocování obtížné vzhledem k poréznímu charakteru nástřiků. Problematicky se jeví i kombinace o vysokém rozdílu tvrdostí jako je tomu v případě povlaku Ti na podkladu na bázi Al 2 O 3, který vykazuje nejhorší výsledky adhezních testů. Výsledky jsou podkladem pro metodiku přípravy a hodnocení vrstev a povlaků pro funkčně gradované materiály. Poděkování Příspěvek vznikl na půdě Inovačního centra a diagnostiky a aplikace materiálů na ČVUT v Praze - ICDAM (projekt OPPK CZ.2.16/3.1.00/21037) v rámci projektu GAČR P108/12/1872 LITERATURA [1] Hájková, P. et al.: Duplex coating of tool steel - structure, properties and devices. In: METAL 2009 [CD-ROM]. Ostrava: Tanger, 2009, s. 1-7. ISBN 978-80-87294-03-1. [2] Grainger, S., Blunt, J. Engineering Coatings (second ed) Woodhead Publishing LLD,Abingdon 1998 [3] Sosnová, M., Kluzné vrstvy a metody hodnocení adhezivně-kohezního a tribologického chování. [online]. Pilsen : West bohemia university in Pilsen, 2006. URL:< http://ateam.zcu.cz/frvs_zprava_dalsi_studium_sosnova.pdf > [4] EN 1071-3 Advanced technical ceramics, Determination of adhesion and mechanical failure. [5] W.C. Oliver, G.M. Pharr, An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement using indentation experiments, J. Mater. Research 7 (6), 1992, p. 1564-1583 [6] ČSN-EN-ISO 14577-4: Metallic materials - Instrumented indentation test for hardness and materials parameters - Part 4: Test method for metallic and nonmetallic coatings, ČNI, 2007 [7] Kříž, A.: Komplexní vlastnosti řezných nástrojů s tenkými vrstvami nitridů kovů. Habilitation thesis. ZČU Pilsen. 2005. [8] ASTM G 99-95a; Standard test method for wear testing a Pin-on-Disk apparatus - 122 -