Short-term ion nitriding process with active screen of technical titanium

• Autorzy: Pilarska M. , Frączek T. , Ryszko K.

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2017.2.7

Warianty tytułu

PL

Krótkookresowe azotowanie jonowe tytanu technicznego metodą aktywnego ekranu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Studies were carried out on technical titanium Ti99.2 EN10204-3.1 (Grade 2 ASTM) after ion nitriding process in range of temperature between 650°C to 700°C during the time t = 5 h. Process was conducted in nitrogen atmosphere under pressure p = 150 Pa. Samples during nitriding process were put on cathode and additionally they were covered with active screen. Microhardness studies of surface and analysis of obtained surface layer structure allowed to evaluate the role of ion bombardment during the activation of nitride metallic surface. The effect of ion bombardment during the ion nitriding process on the surface of titanium caused to reduce harmful effects of trace amounts of carbon and oxygen impurities. Processes performed at temperature below 700°C did not allow to produce an uniform zone nitride on the surface subjected to the gas nitriding. It has been shown that nitriding processes carried out at 650°C and 675°C result in the formation of homogeneous nitrided layers only on the surface subjected to plasma effects. The surface layers created by gas nitriding are characterized by a lower microhardness of the surface. It was found that the increase of the process temperature to 700°C resulted in the formation of nitride layers with comparable properties on both surfaces of the sample, as confirmed by measurements of surface microhardness. It has been found nearly 2.5-fold increase in the surface microhardness variant adopted for the ion nitriding at 700°C for material in the initial state.

PL

Celem pracy było przeprowadzenie krótkookresowego azotowania jonowego tytanu technicznego gatunku Grade 2 z wykorzystaniem metody aktywnego ekranu oraz ocena wpływu bombardowania jonowego na aktywację azotowanego podłoża.

Słowa kluczowe

EN

ion nitriding; active screen; titanium

PL

azotowanie jonowe; ekran aktywny; tytan

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 38, nr 2
• Strony: 98--102
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., fig., tab.

Twórcy

autor

Pilarska M.

• Institute of Materials Engineering, Czestochowa University of Technology

autor

Frączek T.

• Institute of Materials Engineering, Czestochowa University of Technology

autor

Ryszko K.

• Departament of Production Management and Logistics, Czestochowa University of Technology

Bibliografia

• [1] Zecheva A., Sha W., Malinov S., Long A.: Enhancing the microstructure and properties of titanium alloys trough nitriding and other surface engineering methods. Surface & Coatings Technology 200 (2005) 2192÷2207.
• [2] Pilarska M., Frączek T., Maxniak K.: Wpływ azotowania jonowego przy potencjale uzupełniającym na właściwości tribologiczne tytanu Grade 2. Hutnik – Wiadomości Hutnicze 5 (2016) 284÷251.
• [3] Budilov V. V., Ramazanov K. N., Zolotov I. V., Khucnutdinov R. F., Starovoitov S. V.: Ion nitriding of titanium alloys with hollow cathode effect application. Journal of Engineering Science and Technology Review 8 (6) (2015) 22÷24.
• [4] Yilmazer H., Yilmaz S., Acma M. E.: Treatment of surface properties of titanium with plasma ion nitriding. Defect and Diffusion Forum 283-286 (2009) 401÷405.
• [5] Tokaji K., Ogawa T., Shibata H.: The effects of gas nitriding on fatigue behavior in titanium and titanium alloys. Journal of Materials Engineering and Performance 8 (1999) 159÷167.
• [6] Bylica A., Sieniawski J.: Tytan i jego stopy. PWN, Warszawa (1985).
• [7] Christiansen Th., Somers M. A. J.: Characterisation of low temperature surface hardened stainless steel. Struers Journal of Metallography 9 (2006) 1÷17.
• [8] Michalski J.: DC glow discharge in a gas under lowered pressure in ion nitriding of Armco iron. Journal of Materials Science Letters 19 (2000) 1411÷1414.
• [9] Frączek T., Michalski J.: Rola potencjału plazmy w warunkach wyładowania jarzeniowego prądu stałego w procesie azotowania stali EJ96. Inżynieria Materiałowa 5 (2002) 299÷301.
• [10] Tsujikawa M., Yamauchi N., Ueda U., Sone T., Hirose Y.: Behavior of carbon in low temperature plasma nitriding layer of austenitic stainless steel. Surface & Coatings Technology 193 (2005) 309÷313.
• [11] Lampe Th., Rie K. T.: Thermochemical surface treatment of titanium and titanium alloy Ti6Al4V by low energy nitrogen ion bombardment. Materials Science and Engineering 69 (1985) 473÷481.
• [12] Hubbard P.: Characterisation of a commercial active screen plasma nitriding system. Doctoral Thesis, RMIT University Australia (2007).
• [13] Li C. X., Bell T., Dong H.: A study of active screen plasma nitriding. Surface Engineering 18 (2002) 174÷181.
• [14] Frączek T.: Niekonwencjonalne niskotemperaturowe azotowanie jarzeniowe materiałów metalicznych. Wyd. WIPMiFS, Częstochowa (2011).
• [15] Roliński E.: Surface properties of plasma-nitrided titanium alloys. Materials Science and Engineering A 108 (1989) 37÷44.
• [16] Roliński E.: Azotowanie jonowe tytanu i jego stopów. Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika 118 (1988).

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).