WŁAŚCIWOŚCI ANODOWEJ POWŁOKI TWARDEJ MODYFIKOWANEJ POLIMEREM W ZASTOSOWANIACH DO WĘZŁÓW O RUCHU POSUWISTO-ZWROTNYM



Podobne dokumenty
Artykuł Autorski z XI Forum Inżynierskiego ProCAx, Sosnowiec/Siewierz, 1-3 października 2013r.

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE POWŁOK TLENKU ALUMINIUM MODYFIKOWANYCH WĘGLEM

WPŁYW PARAMETRÓW PROCESU ANODOWANIA IMPULSOWEGO NA TOPOGRAFIĘ POWIERZCHNI ANODOWYCH POWŁOK TLENKOWYCH NA ALUMINIUM

CHARAKTERYSTYKI TRIBOLOGICZNE WARSTWY AL 2 O 3 MODYFIKOWANEJ GRAFITEM W SKOJARZENIU ŚLIZGOWYM Z KOMPOZYTAMI POLIMEROWYMI

WPŁYW ZAWARTOŚCI DWUSIARCZKU MOLIBDENU W ELEKTROLICIE NA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE ANODOWYCH POWŁOK TLENKOWYCH

CHARAKTERYSTYKI TRIBOLOGICZNE APT-T5W W ASPEKCIE RÓŻNYCH WĘZŁÓW TARCIA I RODZAJÓW RUCHU

CHARAKTERYSTYKI TRIBOLOGICZNE PARY ŚLIZGOWEJ: WARSTWA AL 2 O 3 /WS 2 TWORZYWO SZTUCZNE PEEK/BG

PL B1. Uniwersytet Śląski w Katowicach,Katowice,PL BUP 20/05. Andrzej Posmyk,Katowice,PL WUP 11/09 RZECZPOSPOLITA POLSKA

WPŁYW PROCESU TARCIA NA ZMIANĘ MIKROTWARDOŚCI WARSTWY WIERZCHNIEJ MATERIAŁÓW POLIMEROWYCH

OCENA ODPORNOŚCI ZUŻYCIOWEJ TWORZYW POLIMEROWYCH WE WSPÓŁPRACY Z POWŁOKĄ TLENKOWĄ

Publikacje naukowe Marek Kubica Marek Kubica Marek Kubica Marek Kubica Marek Kubica Marek Kubica Marek Kubica Kubica Marek Marek Kubica Marek Kubica

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH POLIAMIDU PA6 I MODARU

STRUKTURA GEOMETRYCZNA POWIERZCHNI KOMPOZYTÓW ODLEWNICZYCH TYPU FeAl-Al 2 O 3 PO PRÓBACH TARCIA

Wpływ metody odlewania stopów aluminium i parametrów anodowania na strukturę i grubość warstwy anodowej 1

WPŁYW ODKSZTAŁCENIA WZGLĘDNEGO NA WSKAŹNIK ZMNIEJSZENIA CHROPOWATOŚCI I STOPIEŃ UMOCNIENIA WARSTWY POWIERZCHNIOWEJ PO OBRÓBCE NAGNIATANEM

MATERIAŁY UŻYTE W BADANIACH

WIZUALIZACJA POMIARÓW TRIBOLOGICZNYCH I SGP W PROGRAMIE SOLIDEDGE VISUALIZATION OF TRIBOLOGICAL MEASUREMENTS AND THE SGS IN SOLIDEDGE

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH BRĄZU CuSn12Ni2 W OBECNOŚCI PREPARATU EKSPLOATACYJNEGO O DZIAŁANIU CHEMICZNYM

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE ANODOWYCH WARSTW TLENKOWYCH MODYFIKOWANYCH CZĄSTKAMI WĘGLA I NANORURKAMI

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTWY POWIERZCHNIOWEJ CRN W WARUNKACH TARCIA MIESZANEGO

WPŁYW DODATKU NA WŁASNOŚCI SMAROWE OLEJU BAZOWEGO SN-150

Zastosowanie MES do wyjaśnienia mechanizmu zużywania w węzłach tarcia

KORELACJA WYNIKÓW UZYSKANYCH Z APARATÓW: AMSLERA I TESTERA T-05

ODPORNOŚĆ ZUŻYCIOWA TWORZYW KONSTRUKCYJNYCH WSPÓŁPRACUJĄCYCH Z POWŁOKĄ TLENKOWĄ

WPŁYW UKSZTAŁTOWANIA STRUKTURY GEOMETRYCZNEJ POWIERZCHNI STOPU TYTANU NA CHARAKTERYSTYKI TRIBOLOGICZNE POLIMERU

WPŁYW WYBRANYCH SMAROWYCH PREPARATÓW EKSPLOATACYJNYCH NA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE MATERIAŁÓW POLIMEROWYCH PODCZAS TARCIA ZE STALĄ

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ ZAKŁAD METALOZNAWSTWA I ODLEWNICTWA

Tomasz KMITA Władysław SKONECZNY. 1. Wprowadzenie. 1. Introduction

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH BRĄZU CuSn12Ni2

ZUŻYCIE TRIBOLOGICZNE POWŁOK KOMPOZYTOWYCH Ni-P-Al 2 O 3 WYTWORZONYCH METODĄ REDUKCJI CHEMICZNEJ

BADANIA PORÓWNAWCZE PAROPRZEPUSZCZALNOŚCI POWŁOK POLIMEROWYCH W RAMACH DOSTOSOWANIA METOD BADAŃ DO WYMAGAŃ NORM EN

WPŁYW CHROPOWATOŚCI POWIERZCHNI MATERIAŁU NA GRUBOŚĆ POWŁOKI PO ALFINOWANIU

NAPRĘŻENIA ŚCISKAJĄCE PRZY 10% ODKSZTAŁCENIU WZGLĘDNYM PRÓBEK NORMOWYCH POBRANYCH Z PŁYT EPS O RÓŻNEJ GRUBOŚCI

WPŁYW NAPROMIENIOWANIA WIĄZKĄ ELEKTRONÓW NA CHARAKTERYSTYKI TRIBOLOGICZNE PTFE, POM I PA W SKOJARZENIU Z ANODOWĄ POWŁOKĄ TWARDĄ

NOŚNOŚĆ POWIERZCHNI A RODZAJ JEJ OBRÓBKI

ZASTOSOWANIE OCHŁADZALNIKA W CELU ROZDROBNIENIA STRUKTURY W ODLEWIE BIMETALICZNYM

ZASTOSOWANIE TESTERA T-05 DO BADAŃ ZUŻYCIA

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH SMARU PLASTYCZNEGO MODYFIKOWANEGO PROSZKIEM PTFE I MIEDZI

KONSTRUKCYJNE MATERIAŁY KOMPOZYTOWE PRZEZNACZONE DO WYSOKOOBCIĄŻONYCH WĘZŁÓW TARCIA

WIRTUALNE LABORATORIUM TRIBOLOGICZNE TRIBOLOGICAL VIRTUAL LABORATORY

WYSOKOTEMPERATUROWE WŁASNOŚCI TRIBOLOGICZNE STOPÓW Fe-Al

BADANIA NAD MODYFIKOWANIEM WARUNKÓW PRACY ŁOŻYSK ŚLIZGOWYCH SILNIKÓW SPALINOWYCH

Badania tribologiczne ślizgowych węzłów obrotowych z czopami z powłoką TiB 2

OCENA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH POWŁOK UZYSKANYCH DROGĄ METALIZACJI NATRYSKOWEJ

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTWY WIERZCHNIEJ STALI MODYFIKOWANEJ BOREM W WARUNKACH TARCIA MIESZANEGO

BADANIA MORFOLOGII POWIERZCHNI CHRZĄSTKI STAWOWEJ Z WYKORZYSTANIEM TECHNIKI KOMPUTEROWEJ

PRZECIWZUŻYCIOWE POWŁOKI CERAMICZNO-METALOWE NANOSZONE NA ELEMENT SILNIKÓW SPALINOWYCH

Promotor: prof. nadzw. dr hab. Jerzy Ratajski. Jarosław Rochowicz. Wydział Mechaniczny Politechnika Koszalińska

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE POWŁOK CERAMICZNYCH AL 2 O 3 NATRYSKIWANYCH PLAZMOWO

WPŁYW POSTACI MIEDZI W MATERIALE CIERNYM HAMULCÓW TARCZOWYCH NA WSPÓŁCZYNNIK TARCIA I ZUŻYCIE W BADANIACH STANOWISKOWYCH

OBRÓBKA CIEPLNA SILUMINU AK132

WPŁYW UKSZTAŁTOWANIA STRUKTURY GEOMETRYCZNEJ POWIERZCHNI STALI NA WSPÓŁCZYNNIK TARCIA STATYCZNEGO WSPÓŁPRACUJĄCYCH MATERIAŁÓW POLIMEROWYCH

OCENA WŁAŚCIWOŚCI POWŁOK DLC STOSOWANYCH W UKŁADACH BIOTRIBOLOGICZNYCH

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTW DUPLEX WYTWARZANYCH W PROCESIE TYTANOWANIA PRÓŻNIOWEGO NA STALI NARZĘDZIOWEJ POKRYTEJ STOPEM NIKLU

Artykuł Autorski, XII Forum Inżynierskie ProCAx cz. I, Sosnowiec 1-3 października 2013r.

III Konferencja: Motoryzacja-Przemysł-Nauka ; Ministerstwo Gospodarki, dn. 23 czerwiec 2014

43 edycja SIM Paulina Koszla

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE POWŁOK ELEKTROLITYCZNYCH ZE STOPÓW NIKLU PO OBRÓBCE CIEPLNEJ

ZUŻYCIE ŚCIERNE STOPU AK7 PO OBRÓBCE MODYFIKATOREM HOMOGENICZNYM

Politechnika Politechnika Koszalińska

WPŁYW GNIOTU WZGLĘDNEGO NA WSKAŹNIK ZMNIEJSZENIA CHROPOWATOŚCI POWIERZCHNI POWŁOK Z FAZ MIĘDZYMETALICZNYCH

ROZSZERZALNOŚĆ CIEPLNA KOMPOZYTÓW NA OSNOWIE STOPU AlSi13Cu2 WYTWARZANYCH METODĄ SQUEEZE CASTING

PL B1. Politechnika Białostocka,Białystok,PL BUP 16/02. Roman Kaczyński,Białystok,PL Marek Jałbrzykowski,Wysokie Mazowieckie,PL

PL B1. Sposób otrzymywania nieorganicznego spoiwa odlewniczego na bazie szkła wodnego modyfikowanego nanocząstkami

WPŁYW SZYBKOŚCI STYGNIĘCIA NA WŁASNOŚCI TERMOFIZYCZNE STALIWA W STANIE STAŁYM

LEJNOŚĆ KOMPOZYTÓW NA OSNOWIE STOPU AlMg10 Z CZĄSTKAMI SiC

Metrologia powierzchni znaczenie, użyteczność i ograniczenia

ANALiZA WPŁYWU PARAMETRÓW SAMOLOTU NA POZiOM HAŁASU MiERZONEGO WEDŁUG PRZEPiSÓW FAR 36 APPENDiX G

WARSTWY WĘGLIKOWE WYTWARZANE W PROCESIE CHROMOWANIA PRÓŻNIOWEGO NA POWIERZCHNI STALI POKRYTEJ STOPAMI NIKLU Z PIERWIASTKAMI WĘGLIKOTWÓRCZYMI

THE INFLUENCE OF RADIATION MODIFICATION ON TRIBOLOGICAL PROPERTIES OF T5W, T7W PLASTICS USED IN KINEMATICS SYSTEMS

CHARAKTERYSTYKI TRIBOLOGICZNE KOMPOZYTÓW POLIMEROWYCH W RUCHU POSUWISTO-ZWROTNYM

WPŁYW OBRÓBKI TERMICZNEJ ZIEMNIAKÓW NA PRĘDKOŚĆ PROPAGACJI FAL ULTRADŹWIĘKOWYCH

BADANIA TRIBOLOGICZNE MATERIAŁÓW DO ZASTOSOWAŃ W TECHNICE MEDYCZNEJ

ANALIZA ZJAWISKA NIECIĄGŁOŚCI TWORZENIA MIKROWIÓRÓW W PROCESIE WYGŁADZANIA FOLIAMI ŚCIERNYMI

ZNACZENIE POWŁOKI W INŻYNIERII POWIERZCHNI

Badanie współpracy tribologicznej tworzywa PEEK/BG ze stalą łożyskową

WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTURĘ I MORFOLOGIĘ PRZEŁOMÓW SILUMINU AK132

ZUŻYCIE TRYBOLOGICZNE KOMPOZYTU NA OSNOWIE ZGARU STOPU AK132 UMACNIANEGO CZĄSTKAMI SiC

Badania tribologiczne dodatku MolySlip 2001G

KRZEPNIĘCIE KOMPOZYTÓW HYBRYDOWYCH AlMg10/SiC+C gr

ON INFLUENCE OF DIESEL OIL SORT ON FRICTION AND WEAR PROCESSES Tarkowski Piotr, Paluch Roman Katedra Pojazdów Samochodowych Politechnika Lubelska

REJESTRACJA PROCESÓW KRYSTALIZACJI METODĄ ATD-AED I ICH ANALIZA METALOGRAFICZNA

Procedury uzyskania znaku jakości QUALANOD w świetle nowej edycji Wymagań QUALANOD

Badania tribologiczne powłok CrN i TiN modyfikujących warstwę wierzchnią czopa w aspekcie zastosowania w łożyskach ślizgowych

POPRAWA CHARAKTERYSTYK TRIBOLOGICZNYCH POLIMEROWO- -METALOWYCH WĘZŁÓW TARCIA Z WYKORZYSTANIEM MODYFIKOWANYCH POROMERYCZNYCH POWŁOK POLIMEROWYCH

KONFOKALNY LASEROWY MIKROSKOP SKANINGOWY W BADANIACH TRIBOLOGICZNYCH

ODPORNO NA KOROZJ WIELOSKŁADNIKOWYCH STOPÓW NA OSNOWIE Al-Mg

INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ PŁ LABORATORIUM TECHNOLOGII POWŁOK OCHRONNYCH ĆWICZENIE 1 POWŁOKI KONWERSYJNE-TECHNOLOGIE NANOSZENIA

BADANIA TRIBOLOGICZNE KOMPOZYTÓW POM Z WŁÓKNEM ARAMIDOWYM I Z PROSZKIEM PTFE WSPÓŁPRACUJĄCYCH ZE STALĄ

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

PORÓWNANIE CHROPOWATOŚCI POWIERZCHNI STALI C45 PO OBRÓBCE MECHANICZNEJ I ELEKTROCHEMICZNEJ

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI CIERNYCH WYBRANYCH TWORZYW POLIURETANOWYCH STOSOWANYCH W NAPĘDACH KOLEJEK SZYNOWYCH

METODYKA OCENY TOPOGRAFII FOLII ŚCIERNYCH ZE SZCZEGÓLNYM UWZGLĘDNIENIEM ROZMIESZCZENIA ZIAREN ŚCIERNYCH

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTW HYBRYDOWYCH TYPU CrC+(Ni-Mo)+CrN

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE MATERIAŁÓW KOMPOZYTOWYCH ZAWIERAJĄCYCH WĘGIEL SZKLISTY

MODELOWANIE ZMIAN W STRUKTURZE GEOMETRYCZNEJ POWIERZCHNI ELEMENTÓW PAR KINEMATYCZNYCH Z TARCIEM TOCZNYM

WŁASNOŚCI ŚLIZGOWYCH WĘZŁÓW TARCIA Z NIEJEDNORODNYMI POWIERZCHNIAMI NATRYSKIWANYMI PLAZMOWO

WIELOMIANOWE MODELE WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH STOPÓW ALUMINIUM

A. PATEJUK 1 Instytut Materiałoznawstwa i Mechaniki Technicznej WAT Warszawa ul. S. Kaliskiego 2, Warszawa

BADANIA CERTYFIKACYJNE NAKŁADEK WĘGLOWYCH CERTIFICATION RESEARCHES OF CARBON CONTACT STRIPS

Transkrypt:

3-2012 T R I B O L O G I A 185 Grzegorz SŁUŻAŁEK *, Piotr DUDA **, Henryk WISTUBA *** WŁAŚCIWOŚCI ANODOWEJ POWŁOKI TWARDEJ MODYFIKOWANEJ POLIMEREM W ZASTOSOWANIACH DO WĘZŁÓW O RUCHU POSUWISTO-ZWROTNYM PROPERTIES OF AN ANODIC OXIDE COATING MODIFIED BY THE APPLICATION OF A POLYMER FOR A FRICTION PAIR IN RECIPROCATING MOTION Słowa kluczowe: anodowa powłoka twarda, powłoki samosmarowne, właściwości tribologiczne Key words: anodic oxide coating, self-lubricating coatings, tribological properties Streszczenie W artykule przedstawiono charakterystyki tribologiczne kojarzenia trzpień płaszczyzna w ruchu posuwisto-zwrotnym (Tester T-17 produkcji ITeE PIB * Uniwersytet Śląski, Wydział Informatyki i Nauki o Materiałach, ul. Śnieżna 2, 41-200 Sosnowiec, tel. (32) 36-89-569. ** Uniwersytet Śląski, Wydział Informatyki i Nauki o Materiałach, Instytut Informatyki, ul. Będzińska 39, 41-200 Sosnowiec, tel. (32) 36-89-745. *** Uniwersytet Śląski, Międzywydziałowa Pracownia Badań Strukturalnych, ul. Będzińska 60, 41-200 Sosnowiec, tel. (32) 36-89-537.

186 T R I B O L O G I A 3-2012 w Radomiu) w warunkach tarcia technicznie suchego. Poddano analizie przeciwpróbki wykonane z czystego APT i APT modyfikowanego polimerem. W artykule przedstawiono również badania stereometryczne i obserwacje mikroskopowe. Przeprowadzone badania i analiza wyników potwierdziły przydatność tak uszczelnionej warstwy do zastosowań na elementy ślizgowe w skojarzeniach o ruchu rewersyjnym. W pracy zamieszczono model 3D analizowanej warstwy. WPROWADZENIE Celem niniejszej pracy jest określenie właściwości tribologicznych opracowanego uszczelnienia polimerem warstwy tlenkowej przeznaczonej do współpracy ślizgowej. Warstwa tlenkowa wytworzona na stopach aluminium jest znanym i cenionym tworzywem konstrukcyjnym [L. 1, 2]. Prowadzone są badania mające na celu poprawę właściwości tribologicznych poprzez modyfikację anodowej powłoki twardej APT innym materiałem [L. 3 6]. Przedmiotem badań niniejszej pracy jest kompozytowa powłoka otrzymana w wyniku uszczelnienia anodowej powłoki twardej APT poprzez wprowadzenie polimeru do porów tej warstwy [L. 7]. Uszczelnienie miało na celu nie tylko zamknięcie porów, ale przede wszystkim wprowadzenie do nanoporów powłoki polimeru, który ma pełnić funkcję medium smarowego. W efekcie otrzymano warstwę predysponowaną do współpracy tribologicznej w warunkach agresywnego środowiska. MATERIAŁ BADAWCZY Materiałem badań były powłoki tlenku aluminium (APT) wytworzone na stopie EN AW-5251 metodą anodowania twardego. Przeprowadzenie anodowania tą metodą pozwala na otrzymywanie twardych powłok Al 2 O 3 dla zastosowań tribologicznych. Proces anodowania był prowadzony przy stałym ładunku elektrycznym 120 A min, stosując gęstość prądową 1 A/dm 2. Temperatura elektrolitu (7% roztworu kwasu szczawiowego) podczas całego procesu była stabilizowana i wynosiła 290±1 K. Wprowadzenie polimeru do porów APT odbywało się trzyetapowo [L. 7]. Na pierwszym etapie wytworzono APT według sposobu opisanego powyżej. Na drugim do warstwy został wprowadzono katalizator poprzez jej nasączenie 0,1 M roztworem alkoholowym kwasu 4-toluenosulfonowym i suszono w temperaturze 363 K. Na trzecim etapie nasączono powłokę furfurylowym alkoholem (2-furanometanol) i poddano wygrzewaniu w temperaturze 370 K. W wyniku tego procesu w porach następuje polimeryzacja, powstaje ciemna, termoutwardzalna żywica furanowa polimer (F), który całkowicie uszczelnia powłokę. Uszczelnianie powłoki tą metoda można zastosować do tlenku aluminium, otrzymanego na aluminium i jego stopach, uzyskiwanego w wyniku anodowania przy zastosowaniu różnych elektrolitów. Efekt jest zawsze ten sam,

3-2012 T R I B O L O G I A 187 powłoka zostaje praktycznie w 100% uszczelniona polimerem, dając samosmarowną warstwę kompozytową (APT+F). Cały proces prowadzony jest poniżej temperatury 373 K, co zabezpiecza element uszczelniany przed odkształceniem termicznym, plastycznym i zmianami struktury materiału. METODYKA BADAŃ Badania tribologiczne realizowano na stanowisku tribologicznym typu trzpień płaszczyzna T-17 (produkcji ITeE PIB w Radomiu) w ruchu posuwisto- -zwrotnym w warunkach tarcia technicznie suchego. Parametry pracy były następujące: obciążenie 1 MPa, średnia prędkość poślizgu 0,1 m/s, amplituda 25 mm, częstotliwość 2 Hz, droga tarcia 1500 m. We wszystkich przypadkach materiałem próbki było tworzywo PEEK, które współpracowało z anodową powłoką twardą APT. Wilgotność powietrza w laboratorium utrzymywano na poziomie 30±10%, a temperaturę otoczenia na poziomie 22 C±1 C. Pomiary zużycia masowego określano z wykorzystaniem wagi analitycznej Mettler AT261 DeltaRange. Obserwację i analizę mikroskopową powierzchni przeprowadzono za pomocą mikroskopu optycznego Nikon MM-40 wyposażonego w system cyfrowej analizy obrazu MicroScan. Morfologię APT określono za pomocą mikroskopu skaningowego firmy PHILIPS XL30 ESEM. WYNIKI BADAŃ Pomiary grubości tlenku wykonano grubościomierzem DualScope firmy Fischer. Średnia grubość powłoki wynosiła g = 34,6±0,6 µm. Nie zaobserwowano statystycznie istotnych różnic grubości powłoki po uszczelnieniu polimerem. Tabela 1. Współczynnik tarcia oraz zużycie masowe trzpienia Table 1. The friction coefficient and wear mass pin Przciwpróbka Współczynnik tarcia Intensywność zużywania trzpienia mg/km*n Niemodyfikowana 0,15±0,1 0,2276±,0002 g Uszczelniona 0,13±0,1 0,2112±,0002 g Dla wykonanego zestawu próbek przeprowadzono badania tribologiczne, rejestrując wartości średniego współczynnika tarcia oraz zużycia masowego próbki, które zestawiono w Tabeli 1. Analizując wyniki uzyskane za pomocą testera trzpień płaszczyzna, należy podkreślić, że brano pod uwagę maksymalne wartości siły tarcia. Uszczelnienie w istotny sposób zmniejszyło wartość współczynnika tarcia i intensywność zużywania trzpienia z tworzywa PEEK. Wyniki potwierdziły przydatność warstwy zmodyfikowanej do zastosowań ślizgowych.

188 T R I B O L O G I A 3-2012 Struktura geometryczna powierzchni SGP, charakteryzowana przez jej parametry amplitudowe (Sq, Ssk, Sku, Sp, Sv, Sz), w znacznym stopniu wpływa na procesy tarcia (np. współczynnik tarcia) i intensywność zużywania partnera. Podstawę oceny SGP stanowią parametry amplitudowe charakteryzujące chropowatość powierzchni, które pozwalają wnioskować o przydatności eksploatacyjnej powierzchni. Badania profilografometryczne zrealizowano metodą stykową za pomoca profilografometru firmy Taylor Hobson PGI 830, a wyniki zestawiono w Tabeli 2. W niniejszej pracy wyznaczono parametry amplitudowe wysokościowe warstw APT i APT+F. Na obu rodzajach powierzchni, analizując wykresy izometryczne, nie zaobserwowano ukierunkowania ani ich okresowości. Na tych samych wykresach 3D powierzchni próbek niemodyfikowanych i uszczelnionych charakterystykę powierzchni można określić jako losową. Określenie wartości parametru Ssk (współczynnik skośności, asymetrii) pozwala wnioskować o kształcie wzniesień powierzchni. We wszystkich analizowanych próbkach parametr ten posiadał wartość ujemną charakterystyczną dla powierzchni z płaskowyżowymi wzniesieniami. Parametrem bardzo wrażliwym na duże pojedyncze wzniesienia lub wgłębienia jest parametr Sku (kurtoza, współczynnik skupienia). Wartość ta dla trzpienia wynosi 3,38, to jest w przybliżeniu wartość rozkładu normalnego rzędnych (Sku = 3). Wyższe wartości określone dla analizowanych warstw są charakterystyczne dla powierzchni o niewielkich wzniesieniach i wgłębieniach, dobrych do zastosowań w skojarzeniach ślizgowych. Wysokość nierówności St = Sp+Sv dla powierzchni niemodyfikowanej przed współpracą wynosi St = 8,16 µm, a po współpracy ulega zmniejszeniu do wartości St = 5,72 µm. Również powłoka uszczelniona polimerem charakteryzuje się obniżeniem wartości parametru St z 6,77 µm przed współpracą do wartości 3,5 µm po współpracy. Uszczelnienie powłoki spowodowało zatem obniżenie wartości parametru St z 8,16 µm do 6,77 µm związane jest z wypełnieniem wgłębień, co ma korzystny wpływ na współpracę w skojarzeniach ślizgowych. Zmniejszenie wartości tego parametru po współpracy z warstwami jest wynikiem przeniesienia materiału trzpienia na powierzchnię współpracującej z nią przeciwpróbki, zmniejszeniu ulega wartość parametru Sv. Interesującym parametrem jest stosunek Sp/Sv, który charakteryzuje kształt i symetrię nierówności. Stosunku Sp/Sv dla warstwy uszczelnionej po współpracy wynosi 0,50, natomiast dla warstwy niemodyfikowanej po współpracy wynosi 0,46. Zbliżona wartość stosunku Sp/Sv może świadczyć o wypełnieniu warstwy materiałem trzpienia, a tym samym powierzchni o mniejszej chropowatości. Największą zmianę Sp/Sv z wartości 0,63 przed współpracą do wartości 0,46 po współpracy odnotowano dla warstwy niemodyfikowanej. Jest to zgodne z wynikami zużywania się trzpienia podczas współpracy z APT i APT+F. Zastosowana modyfikacja powoduje zmniejszenie parametrów amplitudowych chropowatości powierzchni (Sq, Sz, Sp). Zmniejsza się wartość współ-

3-2012 T R I B O L O G I A 189 czynnika asymetrii Ssk po modyfikacji polimerem powłoki tlenkowej. Zmiany parametrów chropowatości po współpracy są spowodowane powstałym filmem poślizgowym. Zmiany chropowatości powierzchni APT+F są wynikiem procesu uszczelniania powłoki. Tabela 2. Parametry chropowatości płytek przed i po współpracy Table 2. The roughness parameters of the plate before and after co-working ISO 25178 Parametry wysokościowe powierzchni APT+F przed APT+F po APT przed APT po Wymiar Sq Wysokość średniokwadratowa 0,777 0,469 0,820 0,569 µm Ssk Asymetria -1,97-0,854-1,69-1,52 Sku Kurtoza 9,94 4,68 8,63 9,33 Sp Maksymalna wysokość piku 1,63 1,16 3,14 1,81 µm Sv Maksymalna wysokość wgłębienia 5,14 2,34 5,02 3,91 µm Sz Maksymalna wysokość 6,77 3,49 8,16 5,73 µm Sa Średnia arytmetyczna wysokość 0,548 0,361 0,582 0,412 µm Analizę SEM wykonano z użyciem mikroanalizatora SEM/EDX. Analizowano zawartość pierwiastków węgla, tlenu i aluminium z powierzchni 100 50 µm przed i po współpracy zestawiono na Rys. 1. Obserwowany wzrost udziału węgla po modyfikacji spowodowany jest obecnością w warstwie tlenkowej polimeru węglowego. Rys. 1. Udział wagowy pierwiastków węgla, tlenu i aluminium Fig. 1. Weight fraction of carbon, oxygen and aluminum Obserwacja mikroskopowa potwierdza przeniesienie materiału trzpienia na próbkę (Rys. 2). Zgodne jest to z wynikami uzyskanymi z analizy SEM. Wzrost zawartości węgla dla powierzchni po współpracy jest związany z naniesionym filmem ślizgowym, który powstaje z materiału trzpienia (PEEK). Większy

190 T R I B O L O G I A 3-2012 udział węgla w warstwie niemodyfikowanej po współpracy jest wynikiem udziału powierzchniowego materiału trzpienia. Potwierdzeniem tego jest większa intensywność zużywania materiału próbki w stosunku do warstwy uszczelnionej. Ze względu na metodę pomiaru udział procentowy węgla jest obecny w każdym pomiarze. Zmniejszenie się udziału procentowego glinu oraz tlenu potwierdza przeniesienie materiału próbki na analizowanej powierzchni. Wykonano badania uzupełniające powierzchni warstw APT i APT+F za pomocą mikroskopu AFM Q-Scope 250, które potwierdziły analizę SGP i obserwacje mikroskopowe. Na zdjęciach z mikroskopu optycznego również można zaobserwować materiał trzpienia w postaci ciemniejszych obszarów. Rys. 2. Morfologia powłoki tlenkowej przed współpracą: a) APT; b) APT+F i po współpracy; c) APT; d) APT+F Fig. 2. Morphology of the oxide coating before co: a) APT; b) APT + F and co-working; c) APT; d) APT + F Zastosowanie komputerowej analizy obrazu (KAO) pozwoliło na wyznaczenie średniej wielkości porów w warstwie tlenkowej i pozostałych wybranych parametrów stereometrycznych (Tabela 3). Uzyskanie z KAO wyniki pomiarów, obrazy AFM oraz zdjęcia mikroskopowe umożliwiły wykonanie modeli 3D warstw tlenkowych APT i APT+F, które zestawiono na Rys. 3. Utlenianie w elektrolicie jednoskładnikowym pozwoliło na uzyskanie porów o mniejszej średnicy w porównaniu z technologią opartą na elektrolitach wieloskładnikowych. Warstwa taka może stanowić matrycę do produkcji nanorurek węglowych. Tabela 3. Wyniki komputerowej analizy obrazu Tabela 3. The results of computer image analysis Parametr Wartość Wymiar Średnica porów 36±3 nm Współczynnik kształtu 0,89±0,02 Udział powierzchniowy 2,8±0,4 % Odległość między pasmami 167±21 nm Odległość między porami 74±19 nm

3-2012 T R I B O L O G I A 191 Rys. 3. Skaning i model warstwy tlenkowej APT, APT+F APT+F po współpracy tribologicznej Fig. 3. Skaning and model of the oxide layer APT, APT+F, APT+F after co-works tribological WNIOSKI Powłoki tlenkowe na aluminium i jego stopach, uszczelnione według proponowanej technologii, dzięki zawartości w strukturze polimeru o bardzo dobrych właściwościach smarowych mogą być zastosowane w przemyśle motoryzacyjnym i siłownikach. Potwierdzają to przeprowadzone badania eksperymentalne. Modyfikacja warstwy tlenkowej poprawia właściwości tribologiczne, uzyskując obniżenie współczynnika tarcia z wartości 0,15 do wartości 0,13 (APT+F) oraz mniejszą intensywnością zużywania współpracującego elementu tribologicznego. Potwierdzają to także obserwacje mikroskopowe i analiza EDS. Analiza obrazu z mikroskopu skaningowego pozwoliła na zamodelowanie warstwy tlenkowej uszczelnionej polimerem. Dobre właściwości APT+F predysponują ją do współpracy tribologicznej w różnych skojarzeniach i środowiskach, zabezpieczając skojarzenie przed działaniem substancji korozyjnych (kwasy, zasady). LITERATURA 1. Posmyk A.: Warstwy powierzchniowe aluminiowych tworzyw konstrukcyjnych. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2010. 2. Skoneczny W.: Kształtowanie wybranych właściwości warstw powierzchniowych na bazie tlenku aluminium, Wydawnictwo Akademii Techniczno-Humanistycznej, Bielsko-Biała 2009. 3. Zhang W., Zhang D., Le Y., Li L., Ou B.: Fabrication of surface self-lubricating composites of aluminum alloy, Applied Surface Science 255 (2008), 2671 2674. 4. Zhao X., Li W.: Morphology and hydrophobicity of a polyurethane film molded on a porous anodic alumina template, Surface & Coatings Technology, 200, (2006), 3492 3495.

192 T R I B O L O G I A 3-2012 5. Wang H., Yi H., Wang H.: Analysis and self-lubricating treatment of porous anodic alumina film formed in a compound solution, Applied Surface Science, 252, (2005), 1662 1667. 6. Tao X., Jianmin C., Jiazheng Z., Hongxin D.: The pore-enlargement and self-lubrication treatment of anodic oxide fim of aluminium, Wear, 196, (1996), 214 218. 7. Zgłoszenie w Urzędzie Patentowym RP w dniu 20.06.2011 r. nr P.395344. Summary The paper represents the results of investigations conducted on a tribological test for technically dry conditions of the friction. Analysis of the stereological counter-specimen was subjected from AOC and AOC modified sealed up the polymers that is composites coats. Polymerisation occurred at a temperature below the recrystallization temperature of the alloy EN AW 5251. The values of the coefficient of the friction, the results of investigations AFM, and the parameters of the roughness were compared. The tribological properties of the composites are investigated using the pin-on-plate type wear tester T-17. This paper shows 3D models of the AOC modified polymer and the mechanism of wearing. Tribological measurements show the reduced wear and friction of the composite coatings as compared with the pure anodic oxide.