Wear Behavior of Titanium Nitride Thin Film Coatings

Authors

  • ศุภกัญญา ขันชัยภูมิ Loei Rajabhat University

Abstract

This project aims to study the wear behavior of the titanium nitride thin (TiN) film coatings under the circumstance of the dry condition wear test. This work applies the wear test following ASTM G133-05 in the reciprocating wear resistance and the layer is a flat-on-flat type using the pin with a 10 millimeters diameter to press. At the end of the pin is attached with the wear flat made of silicon carbide abrasive paper Grit 1000. The speeds in this project are 200 and 300 rpm and the loads are 5 and 10 N. This study uses a central composite
design and a response surface methodology to find the optimization. The result shows that the main effect from the two factors (the speed and the load) indicates the statistically significant effects on the weight loss and the interaction between these two factors effects on the weight loss by statistically significant at the .05 level. The response surface methodology with the desirability function gives the optimization at 282.07 rpm with 8.32 N and the weight loss is 0.0144 grams. The study of the microstructural analysis suggested that the wear behavior of a coating material has an adhesive wear mechanism.

References

[1] Cheng YH, Tay BK. Development of texture in TiN films deposited by filtered cathodic vacuum arc. J Cryst Growth 2003; 252: 257-64.

[2] Costa MYP, Cioffi MOH, Voorwald HJC, et al. An Investigation on sliding wear behavior of PVD coatings. Tribol Int 2010; 43: 2196-202.

[3] Vettivel SC, Jegan R, Vignesh J, et al. Surface characteristics and wear depth profile of the TiN, TiAlN and AlCrN coated stainless steel in dry sliding wear condition. Surf Interf 2017; 6: 1-10.

[4] Rabinowicz E. Friction and wear of materials. 2nd ed. New York: John Wiley & Sons; 1995.

[5] Kennedy DM, Hashmi MSJ. Methods of wear testing for advanced surface coatings and bulk materials. J Mater Process Tech 1998; 77: 246-53.

[6] Myer RH, Montgomery DC. Response surface methodology: Process and product optimization using Designed Experiments. 2nd ed. New York: John Wiley & Sons; 2002.

[7] ชาญณรงค์ สายแก้ว. สถิติและการออกแบบการทดลองเชิงวิศวกรรม. ขอนแก่น: หน่วยสารบรรณ งานบริหารและธุรการ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น; 2557.

[8] Saikaew C, Wisitsoraat A, Sootticoon R. Optimization of carbon doped molyb- denum oxide thin film coating process using designed experiments. Surf Coat Tech 2010; 204: 1493-502.

[9] El-Tayeb NSM, Yap TC, Venkatesh VC, et al. Modeling of cryogenic frictional behavior of titanium alloys using response surface methodology approach. Mater Des 2009; 30: 4023-34.

[10] Saravanan I, Perumal AE, Vettivel SC, et al. Optimizing wear behavior of TiN coated SS 316L against Ti alloy using Response Surface Methodology. Mater Des 2015; 67: 469-82.

[11] Suresh S, Moorthi NSV, Vettivel SC, et al. Mechanical behavior and wear prediction of stir cast Al-TiB2 composites using response surface methodology. Mater Des 2014; 59: 383-96.

[12] Bonny K, De Baets P, Perez Y, et al. Friction and wear characteristics of WC-Co cemented carbides in dry reciprocating sliding contact. Wear 2010; 268: 1504-17.

[13] Rajeev VR, Dwivedi DK, Jain SC. Effect of load and reciprocating velocity on the transition from mild to severe wear behavior of Al-Si-SiCp compo- sites in reciprocating conditions. Mater Des 2010; 31: 4951-59.

[14] Yu L, Bahadur S. An investigation of the transfer film characteristics and the tribological behaviors of poly- phenylene sulfide composites in sliding against tool steel. Wear 1998; 214: 245-51.

[15] Srisattayakul P, Saikaew C, Wisitsoraat A, et al. Reciprocating two-body abrasive wear behavior of DC magnetron sputtered Mo-based coatings on hard- chrome plated AISI 316 stainless steel. Wear 2017; 378-79: 96-105.

Downloads

Published

2018-07-10

How to Cite

[1]
ขันชัยภูมิ ศ., “Wear Behavior of Titanium Nitride Thin Film Coatings”, UTK RESEARCH JOURNAL, vol. 12, no. 1, pp. 71–80, Jul. 2018.

Issue

Vol. 12 No. 1 (2018): January - June 2018

Section

Research Articles

License

กองบรรณาธิการวารสารวิชาการ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลกรุงเทพ มีความยินดีที่จะรับบทความจากอาจารย์ นักวิจัย นักวิชาการทั้งภายในและภายนอกมหาวิทยาลัย ในสาขาวิชาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ได้แก่ สาขาวิชาวิทยาศาสตร์ วิศวกรรมศาสตร์ และสาขาอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง  รวมถึงสาขาต่างๆ ที่มีการบูรณาการข้ามศาสตร์ที่เกี่ยวข้องวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ที่เขียนเป็นภาษาไทยหรือภาษาอังกฤษ ซึ่งผลงานวิชาการที่ส่งมาขอตีพิมพ์ต้องไม่เคยเผยแพร่ในสิ่งพิมพ์อื่นใดมาก่อน และต้องไม่อยู่ในระหว่างการพิจารณาของวารสารอื่น

การละเมิดลิขสิทธิ์ถือเป็นความรับผิดชอบของผู้ส่งบทความโดยตรง บทความที่ได้รับการตีพิมพ์ต้องผ่านการพิจารณากลั่นกรองคุณภาพจากผู้ทรงคุณวุฒิและได้รับความเห็นชอบจากกองบรรณาธิการ

ข้อความที่ปรากฏอยู่ในแต่ละบทความที่ตีพิมพ์ในวารสารวิชาการเล่มนี้ เป็นความคิดเห็นส่วนตัวของผู้เขียนแต่ละท่าน ไม่เกี่ยวข้องกับมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลกรุงเทพแต่อย่างใด ความรับผิดชอบด้านเนื้อหาและการตรวจร่างบทความแต่ละบทความเป็นของผู้เขียนแต่ละท่าน หากมีความผิดพลาดใดๆ ผู้เขียนแต่ละท่านจะต้องรับผิดชอบบทความของตนเองแต่ผู้เดียว

กองบรรณาธิการขอสงวนสิทธิ์มิให้นำเนื้อหา หรือข้อคิดเห็นใดๆ ของบทความในวารสารวิชาการ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลกรุงเทพ ไปเผยแพร่ก่อนได้รับอนุญาตจากกองบรรณาธิการ อย่างเป็นลายลักษณ์อักษร ผลงานที่ได้รับการตีพิมพ์ถือเป็นลิขสิทธิ์ของวารสาร