Issue |
Matériaux & Techniques
Volume 85, 1997
Corrosion tribocorrosion
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Page(s) | 17 - 24 | |
DOI | https://doi.org/10.1051/mattech/199785070017s | |
Published online | 21 June 2017 |
Wear corrosion behaviour of TiN coated tool steel
Comportement tribocorrosif d’un acier à outils revêtu de TiN
MTM, Kath. Univ. Leuven, Leuven, Belgique
The increasing environmental restrictions on the use of coolants and lubricants make the introduction of aqueous liquids more and more attractive. Water has some advantages over organic liquids or emulsions such as better cooling capacity, easier production, maintenance, recycling and lower costs. The introduction of water in a wear contact may lead however to the appearance of new phenomena. The interaction of wear and electrochemical processes may result in positive as well as negative synergetic effects. For the investigation of the combined corrosion and wear behaviour of hard coatings, a ball-on-disk test machine was designed and constructed. Introductory tests indicate the relative importance of environment and testing parameters on the wear corrosion behaviour of TiN coated tool steels. By introduction of demineralised water in the contact point, wear damage can be significantly reduced, compared to wear testing in air.
Résumé
En raison des restrictions environnementales de plus en plus sévères, la substitution de lubrifiants à base d’huiles organiques par des liquides aqueux devient de plus en plus attrayante. L’eau a quelques avantages sur les huiles ou les émulsions. Sa capacité refroidissante est supérieure, la production, l’entretien et le recyclage sont plus faciles et moins chers. Pourtant, l’introduction de l’eau dans un contact mécanique peut avoir des conséquences désastreuses sur la durée de vie des matériaux par une dégradation induite par un processus de corrosion électrochimique et/ou d’usure. Par contre, de l’interaction entre ces deux mécanismes de dégradation de surfaces peut résulter une synergie positive menant à un prolongement de la durée de vie de matériaux dans des contacts mécaniques lubrifiés par eau. Pour examiner ces effets combinés de corrosion et d’usure sur des couches dures, un équipement du type bille-surdisque a été conçu et construit. La solution aqueuse est injectée continuellement et directement dans le contact mécanique par pompage. Le potentiel électrochimique du disque d’acier revêtu de TiN est mesuré in-situ durant les tests au moyen d’une électrode de référence.
Des tests préliminaires ont mené aux conclusions suivantes :
- 1.
La friction et l’usure dans des tests du type bille céramique sur disque d’acier ASP23 revêtu de TiN, ne sont pas influencés par la position relative des deux premiers corps (bille sur disque ou l’inverse).
- 2.
L’introduction d’eau déminéralisée dans un contact TiN/Al2O3 permet d’abaisser sensiblement la vitesse d’usure comparée à celle d’un test d’usure à sec. L’évolution de l’usure montre deux étapes classiques : initialement une usure importante et une force de friction élevée, puis une vitesse d’usure modérée accompagnée d’une force de friction abaissée.
- 3.
L’augmentation de la vitesse de rotation, qui s’accompagne d’une réduction du temps d’exposition à l’environnement entre deux contacts successifs, résulte dans une vitesse d’usure moins importante. L’augmentation de la force normale accélère l’étape d’usure initiale tandis que l’usure totale n’est pratiquement pas modifiée. La polarisation anodique de la couche TiN a de toute évidence un effet négatif sur l’usure et la force de friction. Une polarisation cathodique ne semble pas avoir de conséquence.
- 4.
La vitesse d’usure et la force de friction sont influencées par une modification de l’environnement. L’addition d’acide phosphorique (H3PO4) ou d’acide réducteur d’oxygène (H2SO3) abaissent l’usure et la force de friction. Malheureusement, ces environnements ont aussi un effet négatif sur la résistance à la corrosion.
© SIRPE 1997
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