Přejít k obsahu


Tribological and mechanical properties and oxidation resistance of tungsten and tungsten nitride films at temperatures up to 500 °C

Citace:
JAVDOŠŇÁK, D., MUSIL, J., SOUKUP, Z., ČERSTVÝ, R., HAVIAR, S., HOUŠKA, J. Tribological and mechanical properties and oxidation resistance of tungsten and tungsten nitride films at temperatures up to 500 °C. Malmö, Švédsko, 2019.
Druh: PŘEDNÁŠKA, POSTER
Jazyk publikace: eng
Anglický název: Tribological and mechanical properties and oxidation resistance of tungsten and tungsten nitride films at temperatures up to 500 °C
Rok vydání: 2019
Autoři: Ing. Daniel Javdošňák , prof. Ing. Jindřich Musil DrSc. , Ing. Zbyněk Soukup Ph.D. , Ing. Radomír Čerstvý , RNDr. Stanislav Haviar Ph.D. , doc. Ing. Jiří Houška Ph.D.
Abstrakt CZ: Přednáška pojednává o struktuře, mikrostruktuře, mechanických a tribologických vlastnostech a oxidační odolnosti vrstev na bázi WNx o stechiometrii x = N/W v rozsahu 0 až 1,5. Nanesené vrstvy měly tvrdost H = 22–34 GPa a (1) sloupcovou strukturu s α-W fází při x ≤ 0,20 nebo (2) jemnozrnnou mikrostrukturu a směs α-W and β-W2N fáze při 0,20 < x < 0,64, β-W2N při x = 0,64 a δ-WN při x = 1,5. Zjistilo se, že tribologické vlastnosti vrstev jsou silně ovlivněny (1) vlhkostí okolního vzduchu v rozsahu 5 % (suchý dusík) a 82 % (vlhké prostředí), koeficient tření se snížil z 0,75 na 0,16 a koeficient otěru se zvýšil z 0,004 na 2×10^-6 mm^3/Nm kvůli tvorbě produktů hydratace: WO3 and NH3 v dráze otěru při teplotě T ≈ 22 °C, (2) mechanickými vlastnostmi WNx, kde vrstvy s α-W fází vykazovaly malý poměr tvrdosti a efektivního Youngova modulu pružnosti H/E* < 0,1 a vysoký otěr až 5×10^-6 mm^3/Nm, vrstvy s β-W2N a δ-WN fází vykazují H/E* > 0,1 a nízký otěr 0,01×10^-6 mm^3/Nm při teplotách od 22 do 150 °C, a (3) WO3 se sloupcovou mikrostrukturou vytvořeným při teplotách vyšších než 150 °C, který sloužil jako lubrikant snižující tření až na 0,5 kvůli jeho nízké tvrdosti HWO3 = 4–5 GPa, ale zvyšující otěr nad 6×10^-6 mm^3/Nm kvůli jeho nízké elasticitě H/E*WO3 = 0,05.
Abstrakt EN: The presentation deals with the structure, microstructure, mechanical and tribological properties and oxidation resistance of WNx films with a stoichiometry x = [N]/[W] ranging from 0 to 1.5 prepared by magnetron sputtering. The as-deposited films exhibit high hardness H = 22–34 GPa and (1) columnar microstructure and α-W phase at x ≤ 0.20 or (2) fine-grained microstructure, and a mixture of α-W and β-W2N phase at 0.20 < x < 0.64, β-W2N phase at x = 0.64 and δ-WN phase at x = 1.5. It was found that the tribological properties of the films are strongly influenced by (1) the relative humidity RH of ambient air ranging from 5% (dry nitrogen) to 82% (moist environment), the friction coefficient μ decreasing from 0.75 to 0.16 and wear rate k increasing from 0.004 to 2×10^-6 mm^3/Nm, respectively, due to formation of the hydration products: WO3 and NH3 in the wear track at temperature T ≈ 22 °C, (2) the mechanical properties of WNx, where the films with α-W phase exhibit low ratio hardness to effective Young's modulus H/E* < 0.1 and high k up to 5×10^-6 mm^3/Nm, the films with β-W2N and/or δ-WN phase exhibit H/E* > 0.1 and low k up to 0.01×10^-6 mm^3/Nm at T ranging from 22 to 150 °C, and (3) the WO3 surface scale with columnar microstructure created at T increasing from 150 °C to 500 °C acts as an lubricant where μ decreasing to ≈ 0.5 due to its low HWO3 = 4–5 GPa but k increasing above 6×10^-6 mm3/Nm due to its low H/E*WO3 = 0.05.
Klíčová slova

Zpět

Patička