Influence of Surface Roughness on Tribological Properties of HS6-5-2C Steel with an AITiN Coating

This article defines the effect of surface roughness on a selection of tribological properties of systems with AlTiN coatings. Friction-wear tests were carried out on a tribological tester, which operates as a sphere and disc assembly in a frictional, sliding motion. The tests were conducted under a load of 10 N over a friction distance of 1,000 m. Steel discs made of HS6-5-2C with an AlTiN coating and steel balls made of 100Cr6 were used for the test Trials were carried out under lubrication conditions with polyalphaolefin oil PAO 8 and polyalphaolefin oil containing 1.5% zinc dialkyldithiophosphate (ZDDP). The chemical composition of the AlTiN coating was studied using a scanning electron microscope, and the wear marks on the discs and spheres were observed. The geometric structure of the samples was analysed before and after the geometric structure of the samples using a interferometer, and after tribological tests. Research has shown that surface roughness affects tribological properties. For samples with a higher surface roughness (Sa = 0.61 µm) – unpolished discs – lower linear wear values were obtained than for polished discs (Sa = 0.08 µm). After the introduction of the PAO 8 additive with ZDDP, a reduction in linear wear of 33% and 24% was observed for both polished and unpolished surfaces, respectively.

---

W artykule określono wpływ chropowatości powierzchni na wybrane właściwości tribologiczne systemów z powłokami AlTiN. Badania tarciowo-zużyciowe przeprowadzono na testerze tribologicznym pracującym w skojarzeniu trącym kula–tarcza w ruchu ślizgowym. Testy wykonano przy obciążeniu 10 N na drodze tarcia równej 1000 m. Do badań użyto tarcze ze stali HS6-5-2C z naniesioną powłoką AlTiN i kule ze stali 100Cr6. Testy przeprowadzono w warunkach smarowania olejem poli(α)olefinowym PAO 8 oraz olejem poli(α)olefinowym z dodatkiem 1,5% dialkiloditiofosforanu cynku ZDDP. Za pomocą mikroskopu skaningowego zbadano skład chemiczny powłoki AlTiN, a także obserwowano ślady wytarcia na tarczach i kulach. Przy użyciu mikroskopu konfokalnego z trybem interferometrycznym dokonano analizy struktury geometrycznej próbek przed oraz po testach tribologicznych. Uzyskane wyniki badań wyskazały, że chropowatość powierzchni ma wpływ na właściwości tribologiczne. Dla próbek o większej chropowatości powierzchni (Sa = 0,61 µm) – tarcz niepolerowanych – uzyskano mniejsze wartości zużycia liniowego niż dla tarcz polerowanych (Sa = 0,08 µm). Po wprowadzeniu do PAO 8 dodatku ZDDP zaobserwowano spadek zużycia liniowego zarówno dla polerowanej i niepolerowanej powierzchni odpowiednio o 33% oraz 24%.