Magnetoelectropolishing: modern and effective method of AISI 316L SS surface finishing

• Autorzy: Rokosz K. , Hryniewicz T.

Warianty tytułu

PL

Magnetoelektropolerowanie jako nowa i efektywna metoda obróbki powierzchniowej stali austenitycznej AISI 316L

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The results presented in the paper have been obtained during several last years. They represent chemical composition of the passive layer measurements, its uniform and pitting corrosion resistance as well as nanohardness and reduced Young's modulus for the austenitic steel AISI 316L. The main goal is to present a new and modern method of finishing - electrochemical polishing in a magnetic field MEP with respect to the standard abrasive polishing MP and electrochemical one EP. The chemical composition of the surface layer of AISI 316L were examined using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS); the corrosion rates were determined from potentiodynamic polarization tests. Nanohardness and reduced Young's modulus were obtained from nanoindentation measurements. The main achievement of the paper is revealing the chemical and mechanical properties of the surface layer formed after polishing MEP against the MP and EP treatments.

PL

W artykule przedstawiono kompaktowo wyniki kilkuletnich badań i pomiarów składu chemicznego warstwy pasywnej, jej odporności na korozję równomierną oraz wżerową, jak i nanotwardość oraz zredukowany moduł Younga dla austenitycznej stali AISI 316L. Autorzy zaprezentowali nowoczesną metodę obróbki wykończeniowej – elektrochemiczne polerowanie w polu magnetycznym MEP w odniesieniu do standardowej obróbki ściernej MP oraz elektrochemicznej EP. Skład chemiczny warstwy wierzchniej stali AISI 316L zbadano przy użyciu fotoelektronowej spektroskopii promieniami Roentgena (XPS); szybkości korozji wyznaczono z badań potencjodynamicznych, a nanotwardość oraz zredukowany moduł Younga z badań nanoindentacyjnych. Głównym przedmiotem pracy jest prezentacja wpływu pola magnetycznego na własności chemiczne oraz mechaniczne warstwy wierzchniej powstałej po polerowaniu MEP na tle obróbek MP i EP. Przeprowadzone badania wykazały, że odporność na korozję wżerową powierzchni po elektrochemicznym polerowaniu w polu magnetycznym MEP wzrasta około dwukrotnie w stosunku do standardowego polerowania elektrochemicznego EP, co potwierdzają również wyniki badań XPS, obrazujące stosunek związków chromu do związków żelaza. Odnotowano również zmianę nanotwardości oraz zredukowanego modułu Younga warstw wierzchnich otrzymanych poprzez obróbkę EP i MEP, co dodatkowo potwierdza istotny wpływ pola magnetycznego na właściwości zarówno elektrochemiczne jak i mechaniczne warstwy wierzchniej.

Słowa kluczowe

EN

AISI 316L SS; magnetoelectropolishing (MEP); XPS measurements; potentiodynamic measurements; nanoindentation; nanohardness; reduced Young's modulus; Cr-X/Fe-X ratio

PL

AISI 316L SS; magnetoelektropolerowanie (MEP); pomiary XPS; pomiary potencjodynamiczne; nanoindentacja; nanotwardość; zredukowany moduł Younga; stal austenityczna AISI 316L; stosunek Cr-X/Fe-X

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 59, nr 12
• Strony: 1304--1307
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Rokosz K.

• Koszalin University of Technology, Division of Surface Electrochemistry, Racławicka 15-17, 75-620 Koszalin, Poland

autor

Hryniewicz T.

• Koszalin University of Technology, Division of Surface Electrochemistry, Racławicka 15-17, 75-620 Koszalin, Poland

Bibliografia

• [1] Hryniewicz T., Rokicki R., Rokosz K.: Magnetoelectropolishing Process Improves Characteristics of Finished Metal Surfaces. Metal Finishing. 2006, 104(12), 26-33.Hryniewicz T., Rokosz K., Polarization Characteristics of Magnetoelectropolishing Stainless Steels. Materials Chemistry and Physics, 2010, 122, 169-174.
• [2] Hryniewicz T., Rokicki R., Rokosz K.: Magnetoelectropolishing for metal surface modification. Trans. Inst. Metal Finish., 2007, 85(6), 325-332.
• [3] Hryniewicz T., Rokosz K.: Analysis of XPS results of AISI 316L SS electropolished and magnetoelectropolished at varying conditions, Surface & Coatings Technology, 2010, 204(16-17), 2583–2592.
• [4] Hryniewicz T., Rokosz K., Filippi M.: Biomaterial Studies on AISI 316L Stainless Steel after Magnetoelectropolishing. Ma-terials, 2009, 2(1), 129-145.
• [5] Rokicki R., Hryniewicz T.: Enhanced oxidation-dissolution theory of electropolishing. Trans. Inst. Metal Finish. 2012, 90(4), 188-196.
• [6] Rokosz K., Hryniewicz T., Valíček J., Harničárová M., Vyležík M.: Nanoindentation measurements of AISI 316L biomaterial samples after annual immersion in Ringer’s solution followed by electrochemical polishing in a magnetic field. PAK (Measurement Automation and Monitoring), 2012, 58(5), 460-463.
• [7] Hryniewicz T., Rokosz K.: Biomaterial AISI 316L SS Surface Film Analyses after Electropolishing Treatments under Varied Magnetic Fields, World Journal of Engineering, 2011, (Suppl. 1, 2011), P439.
• [8] Hryniewicz T., Konarski P., Rokosz K., Rokicki R.: SIMS analysis of hydrogen content in near surface layers of AISI 316L SS after electrolytic polishing under different conditions. Surface & Coatings Technology, 2011, 205, 4228-4236.
• [9] Hryniewicz T., Rokosz K.: Investigation of selected surface properties of AISI 316L SS after magnetoelectropolishing. Materials Chemistry and Physics, 2010, 123, 47-55.
• [10] Hryniewicz T., Rokicki R., Rokosz K.: Surface characterization of AISI 316L biomaterials obtained by electropolishing in a magnetic field. Surface and Coatings Technology, 2008, 202(9), 1668-1673.
• [11] Rokosz K., Hryniewicz T., Raaen S.: Characterization of Passive Film Formed on AISI 316L Stainless Steel after Magnetoelectropolishing in a Broad Range of Polarization Parameters, Steel Research International, 2012, 83(9), 910-918; DOI: 10.1002/srin.201200046. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ srin.201200046/abstract.
• [12] Rokosz K.: Electrochemical polishing of steel in the magnetic field (in Polish), Monograph, ed. by Politechnika Koszalińska, Koszalin 2012, (211 pages).
• [13] Rokosz K., Hryniewicz T.: Pitting corrosion resistance of AISI 316L SS in Ringer’s solution after magnetoelectrochemical polishing, Corrosion (J. Sci. Eng.), 2010, 66 (3), 035004-1 to 11 (11 pages).
• [14] Rokicki R., Hryniewicz T., Rokosz K.: Modifying Metallic Implants with Magnetoelectropolishing, Medical Device and Diagnostic Industry, 2008, 30(1), 102-111 (Invited paper).
• [15] Hryniewicz T., Rokosz K., Rokicki R.: Electrochemical and XPS Studies of AISI 316L Stainless Steel after Electropolishing in a Magnetic Field, Corrosion Science, 2008, Vol. 50(9), 2676-2681.
• [16] Hryniewicz T., Rokicki R., Rokosz K.: Corrosion Characteristics of Medical Grade AISI 316L Stainless Steel Surface after Electropolishing in a Magnetic Field, CORROSION (The Journal of Science and Engineering), Corrosion Science Section, August 2008, Vol. 64, No. 8, 660-665.
• [17] Hryniewicz T., Rokosz K., Valiček J., Rokicki R.: Effect of magnetoelectropolishing on nanohardness and Young’s modulus of titanium biomaterial, Materials Letters, 2012, 83, 69-72; DOI: 10.1016/j.matlet.2012.06.010.
• [18] CasaXPS Version 2.3.16 (Pre-rel 1.4).