Structure formation of adaptive arc-PVD Ti-Al-Mo-N and Ti-Al-Mo-Ni-N coatings and their wear-resistance under various friction conditions

Сергевнин, В. С.; Блинков, И. В.; Volkhonskii, A. O.; Белов, Д. С.; Черногор, А. В.

doi:10.1016/j.surfcoat.2018.09.068

Cited by 16 publications

(11 citation statements)

References 14 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…4 This pattern also shows peaks corresponding to TiO 2 that are consistent with the oxygen acting as a catalyst to form lubricious molybdenum oxides. 63,64 Sergevnin et al 40 explained the wear resistance improvement and the COF reduction of the molybdenum-based nitride films by the formation of TiO 2 and MoO 3 oxides in the wear zone as good solid lubricants at the ambient temperature. The obtained results conclude that the TiAl(16.09 atom % Mo)N coating has very stable phases with improved friction and wear resistance.…”

Section: Tribological Propertiesmentioning

confidence: 99%

In Vitro Corrosion and Wear Investigation of Multifunctional TiAlMoN Sputtered Coatings on Cold-Sprayed SS316L

Belgroune,

Aissani,

Alhussein

et al. 2024

ACS Appl. Eng. Mater.

View full text Add to dashboard Cite

Although TiAlN has been thoroughly studied, there is still an ongoing demand for developing new-based TiAlN films with enhanced protection efficiency for a long lifetime and high load-bearing capability linked to friction and corrosion mechanisms. This work aims to present the effect of Mo content by studying the structural tribomechanical, wettability, and corrosion behaviors in TiAlMoN coatings deposited by magnetron sputtering on cold-sprayed stainless steel 316L substrates. TiAlMoN coatings showed a dense columnar structure with the coexistence of titanium and molybdenum nitrides, and TiN (200) preferred orientation changed to TiN(111) with increasing Mo content. The surface energy of the TiAlMoN coatings decreased gradually with the increase in Mo content. The TiAlMoN coating containing 16.09 atom % Mo possesses the highest hardness and Young's modulus (29.5 and 334.5 GPa, respectively) and the maximum H/E and H 3 /E 2 of 0.092 and 0.237, respectively. Formations of tribolayer oxides reduced the friction and enhanced the wear resistance of TiAlMoN coatings in atmospheric conditions and reached the minimum values of 0.3 and 0.849 × 10 −6 mm 3 /N, respectively, at 16.09 atom % of Mo under 5 N load charge. Corrosion examination in simulated seawater revealed that TiAlMoN coating-coated SS316L exhibited a significant positive shift of about −16 mV in corrosion potential with a notable reduction in corrosion current density (1.41 nA/cm 2 ), confirming the improved corrosion performance. The combination of both cold spray and magnetron sputtering techniques for producing this kind of component is shown to have great potential in processing applications.

show abstract

Section: Tribological Propertiesmentioning

confidence: 99%

In Vitro Corrosion and Wear Investigation of Multifunctional TiAlMoN Sputtered Coatings on Cold-Sprayed SS316L

Belgroune,

Aissani,

Alhussein

et al. 2024

ACS Appl. Eng. Mater.

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Исследуемые покрытия Ti-Al-Mo-N и Ti-Al-Mo-Ni-N наносились методом ионно-плазменного вакуумно-дугового осаждения (arc-PVD) на подложки из твердого сплава (мас.%): 94WC + + 6Co, прошедшие предварительную газоабразивную обработку. Напыление осуществлялось в атмосфере азота (P(N 2 ) = 0,5 Па) на установке ионно-плазменного вакуумно-дугового осаждения, оснащенной сепараторами капельной фазы в условиях, аналогичных представленным в работе [12]. Для осаждения покрытия Ti-Al-Mo-N применялись катоды из сплава Ti-Al (мас.%: 95Ti + 5Al) и молибдена.…”

Section: методика исследованийunclassified

“…Структура поперечных сечений исследованных покрытий приведена на рис. 3), однако механизм изнашивания материала покрытия в условиях трения при t = 500 °С различается [12].…”

Section: экспериментальная частьunclassified

“…При высокой температуре коэффициент трения и износ покрытий также различаются несущественно, но в случае покрытия с никелем повышенный износ и измененная морфология поверхностей пятна изнашивания покрытия и контртела после высокотемпературных испытаний [12] указывают на то, что в этих условиях меняется ме- Повышение жаростойкости покрытия, содержащего никель, может быть связано с образованием сложных оксидов NiMoO 4 , NiTiO 3 и NiWO 4 , которые, по мнению ряда авторов [24], обладают защитными свойствами. Однако эти же оксиды, по известным данным, являются хрупкими в условиях механического воздействия и термоциклирования.…”

Section: экспериментальная частьunclassified

“…Введение его в покрытие из нитрида титана в количестве до 12 ат.% приводило к росту микротвердости с 24 до 50 ГПа с относительной работой пластического деформирования до 70-75 % [11]. Ранее показано [12], что добавка никеля в покрытия Ti-Al-Mo-N обуславливает также снижение среднего размера зерна и повышение твердости [12]. Цель данной работы -исследование влияния никеля на структурные характеристики адаптивных мультислойных покрытий Ti-Al-Mo-N и изучение механизмов модифицирующего влияния этой добавки на конечные свойства покрытия.…”

Section: Introductionunclassified

See 2 more Smart Citations

Nickel Effect on the Structure and Properties of Adaptive Wear-Resistant Arc-PVD Ti–Al–Mo–N Coatings

Сергевнин

Блинков

Volkhonskii

et al. 2020

Russ. J. Non-ferrous Metals

View full text Add to dashboard Cite

Проведены сравнительные исследования структурных характеристик и функциональных свойств покрытий Ti-Al-Mo-N и Ti-Al-Mo-Ni-N, полученных методом ионно-плазменного вакуумно-дугового осаждения, с целью изучения влияния наноструктурирующей добавки никеля. Покрытия характеризовались слоистой архитектурой с чередованием слоев нитридов титана и молибдена. Концентрация молибдена составляла порядка 22 ат.%, никеля -7 ат.%, что отвечает оптимальным количествам для наилучших прочностных и трибологических свойств. Показано, что при введении никеля происходит снижение периода модуляции покрытия с 60 до 30 нм с одновременным повышением твердости с 37 до 45 ГПа. При этом увеличивается вязкость разрушения покрытий, о которой судили по относительной работе пластического деформирования и параметрам H/E, H 3 /E 2 . Добавка пластичного никеля в структуру твердого нитридного покрытия способствовала уменьшению уровня сжимающих макронапряжений в материале от -2,25 до -0,58 ГПа, что, однако, не приводило к снижению твердости и трещиностойкости, как было показано в ходе испытаний по измерительному царапанию. Сделан вывод о том, что фактором, определяющим физико-механические характеристики покрытия, является не макронапряженное состояние, а измельчение зеренной структуры материала покрытия. Введение никеля положительно сказывается на жаростойкости покрытия, которое успешно защищает материал подложки от окисления при температурах до 700 °C, что может быть обусловлено вероятностью образования Ni-содержащих оксидов NiMoO 4 и NiTiO 3 на поверхности. При этом их появление, разрушение и действие в качестве абразивных частиц могут быть причиной изменения механизма изнашивания при трении в условиях высоких температур.

show abstract

Effect of Microstructure on the Tribo-mechanical and Wear Behaviour of Thin PVD Films: A Review

Vats¹,

Patnaik

Meena

et al. 2021

Lecture Notes in Mechanical Engineering

View full text Add to dashboard Cite

Structure formation of adaptive arc-PVD Ti-Al-Mo-N and Ti-Al-Mo-Ni-N coatings and their wear-resistance under various friction conditions

Cited by 16 publications

References 14 publications

In Vitro Corrosion and Wear Investigation of Multifunctional TiAlMoN Sputtered Coatings on Cold-Sprayed SS316L

In Vitro Corrosion and Wear Investigation of Multifunctional TiAlMoN Sputtered Coatings on Cold-Sprayed SS316L

Nickel Effect on the Structure and Properties of Adaptive Wear-Resistant Arc-PVD Ti–Al–Mo–N Coatings

Effect of Microstructure on the Tribo-mechanical and Wear Behaviour of Thin PVD Films: A Review

Contact Info

Product

Resources

About