HODNOCENÍ UŽITNÝCH VLASTNOSTÍ TENKÝCH VRSTEV A JEJICH APLIKACE V PRŮMYSLU

Bc. Anna Kavánová

Diplomová práce

Evaluation of the utility properties of thin films and their application in industry

Anotace:

Cílem této diplomové práce je zkoumat užitné vlastnosti tenkých vrstev, které jsou používány v průmyslových aplikacích jako povlaky třecích dvojic vaček, a vyhodnotit nejvhodnější typ vrstvy. Pro tuto práci byly vybrány vrstvy TiC/C, ta-C, WC/C na dvou typech substrátu oceli ČSN 14220.3 a oceli ČSN 19573, nitridovaný povrch a další speciální vrstva TiAlN/WC/C na základním substrátu oceli ČSN 14220.3. Hodnoceny byly následující parametry vrstev: drsnost povrchu, kontaktní úhel s vodou a olejem PARAMO CLP 320, adheze vrstev, tribologické chování, tvrdost a tloušťka vrstev. Další částí této práce bylo hodnocení vlastností samotného oleje, který byl použit při tribologickém testování. Tento olej byl následně modifikován nanočásticemi SiO2 a kombinací nanočástic SiO2+Al2O3 a porovnáván rozdíl v tribologickém chování s olejem bez přídavku nanočástic. Hodnocena byla viskozita oleje, sedimentace, velikost a distribuce nanočástic v oleji. Bylo zjištěno, že nejlepší vlastnosti pro použití v průmyslu vykazovaly vrstvy WC/C, TiAlN/WC/C a ta-C. Tyto vrstvy byly vybrány pro dílčí výzkum. Olej výrazně zlepšil tribologické chování třecích dvojic. Koeficient tření se téměř nelišil při použití čistého oleje PARAMO CLP 320 a oleje s aditivací nanočástic. Opotřebení se lišilo dle typu použitého aditiva. Nejmenší poškození bylo pozorováno u oleje s aditivací nanočástic SiO2. Největší poškození při použití oleje bylo zjištěno u oleje s aditivací SiO2+Al2O3.

Abstract:

The goal of this master thesis is evaluation of the utility properties of thin films, which are used in industrial applications as milling cutters and to evaluate the most suitable type of layer. For this work were chosen layers TiC/C, ta-C, WC/C, which were selected on two types of substrate steel ČSN 14220.3 and steel ČSN 19573 and nitridation and layer TiAlN/WC/C on the basic substrate steel ČSN 14220.3. The following layer parameters were evaluated: surface toughness, contact angle with water and oil PARAMO CLP 320, adhesion of layers, tribological behaviour, hardness and thickness of layers. Another important part of this work was the evaluation of the properties of the oil itself, which was used in tribological testing. This oil was subsequently modified with SiO2 nanoparticles and a combination of SiO2+Al2O3 nanoparticles. Then the difference in tribological behaviour between oil with nanoparticles and without nanoparticles was compared. The oil viscosity, sedimentation, size and distribution of nanoparticles in oil were evaluated too. The WC/C, TiAlN/WC/C and ta-C layers were found to have the best properties for use in industry. These layers were selected for partial research. Oil significantly improved tribological behavior of friction pairs. The coefficient of friction was almost unchanged when using pure PARAMO CLP 320 oil and nanoparticle oil. Wear varied according to the type of additive used. The smallest damage was observed in oil with SiO2 nanoparticles. The greatest damage was found in oil with SiO2 + Al2O3 additive.

Klíčová slova

Tenké vrstvy, TiC/C, DLC, WC/C, TiAlN/WC/C, tribologie, opotřebení, nanočástice SiO2 a Al2O3.

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 10. 4. 2019

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Ing. Totka Bakalova, Ph.D.

Technická univerzita v Liberci

Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií

Magisterský studijní program / obor:
Nanotechnologie / Nanomateriály