Effect of the hardness and elastic modulus on the wear resistance of the composite coatings

W pracy przedstawiono analizę właściwości mikromechanicznych powłok kompozytowych w porównaniu z ich odpornością na zużycie przez tarcie. Badanymi materiałami były powłoki nanokompozytowe typu nc-TiC/a-C i MoS2(Ti,W) oraz powłoka wielowarstwowa CrN(Cr/CrN)x5 osadzone na utwardzonych podłożach metalicznych. Powłoki zostały tak dobrane, aby różnica w ich twardości była znacząca, nawet dwukrotna. Analizy dokonano w oparciu o wyniki testów indentacyjnych, badań odporności na zarysowanie oraz tribologicznych w ślizgowym styku z kulą Al2O3. Mechanizm zużycia analizowano na podstawie obserwacji bruzdy powstałej po tarciu oraz skazy kuli z użyciem mikroskopu optycznego i skaningowego mikroskopu elektronowego. Wykazano, że duża twardość powłoki nie zawsze gwarantuje jej dużą odporność na zużycie podczas tarcia w styku niesmarowanym. Znaczącym jest budowa i skład kompozytu, a zwłaszcza sztywność układu powłok/podłoże oraz właściwości ślizgowe powłoki.The analysis of the micromechanical properties of the composite coatings in comparison with their frictional wear resistance is presented. Nanocomposite nc-TiC/a-C and MoS2(Ti,W) coatings and CrN(Cr/CrN)5x multilayer coating deposited on hardened metal substrates were investigated. The hardness of CrN(Cr/CrN)5x coating was equal to 26 GPa and was more than two times greater than the hardness of nc-TiC/a-C and MoS2(Ti,W) coatings which were 7.6 GPa and 10.7 GPa, respectively. Analyses were based on the results of the indentation tests, scratch tests, and tribological properties obtained in sliding contact with the Al2O3 ball. The wear mechanism was determined by observations of the ball scars and grooves formed during friction using optical and SEM microscopy. It has been shown that the high hardness of the coating does not always guarantee a high wear resistance in a non-lubricated sliding contact. The structure of the composites, coating/substrate stiffness, and sliding properties are important in evaluating the wear resistance of the coatings