Composite Layers “MgAl Intermetalic Layer / PVD Coating” Obtained On The AZ91D Magnesium Alloy By Different Hybrid Surface Treatment Methods

• Autorzy: Smolik J. , Mazurkiewicz A. , Kacprzyńska-Gołacka J. , Rydzewski M. , Szota M. , Mizera J.

Identyfikatory

DOI

electron beam evaporation

Warianty tytułu

PL

Warstwy kompozytowe ”warstwa intermetaliczna MgAl / powłoka PVD” wytwarzane na stopie magnezu AZ91D z wykorzystaniem różnych wariantów hybrydowych technologii inżynierii powierzchni

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Magnesium alloys have very interesting physical properties which make them ‘materials of the future’ for tools and machine components in many industry areas. However, very low corrosion and tribological resistance of magnesium alloys hampers the implementation of this material in the industry. One of the methods to improve the properties of magnesium alloys is the application of the solutions of surface engineering like hybrid technologies. In this paper, the authors compare the tribological and corrosion properties of two types of “MgAl_itermetalic / PVD coating” composite layers obtained by two different hybrid surface treatment technologies. In the first configuration, the “MgAl_itermetalic / PVD coating” composite layer was obtained by multisource hybrid surface treatment technology combining magnetron sputtering (MS), arc evaporation (AE) and vacuum heating methods. The second type of a composite layer was prepared using a hybrid technology combined with a diffusion treatment process in Al-powder and the electron beam evaporation (EB) method. The authors conclude, that even though the application of „MgAl_itermetalic / PVD coating” composite layers can be an effective solution to increase the abrasive wear resistance of magnesium alloys, it is not a good solution to increase its corrosion resistance.

PL

Stopy magnezu charakteryzują się bardzo interesującymi właściwościami fizycznymi które powodują że, są one określane mianem materiałów przyszłości dla narzędzi oraz elementów maszyn stosowanych w wielu obszarach gospodarki. Ze względu na bardzo niską odporność korozyjną oraz tribologiczną występują trudności we wdrażaniu stopów magnezu do przemysłu. Jedną z metod poprawy właściwości stopów magnezu jest zastosowanie nowoczesnych rozwiązań inżynierii powierzchni. W artykule autorzy porównali tribologiczne oraz korozyjne właściwości dwóch różnych konfiguracji warstw kompozytowych typu „MgAl_itermetalic / powłoka PVD” otrzymanych dwoma różnymi metodami hybrydowej obróbki powierzchniowej. W pierwszej konfiguracji warstwa kompozytowa „MgAl_itermetalic / powłoka PVD” została otrzymana z wykorzystaniem wieloźródłowej hybrydowej technologii obróbki powierzchniowej, obejmującej połączenie rozpylania magnetronowego (MS), odparowania łukiem elektrycznym (AE) oraz próżniowej obróbki cieplnej. Drugi rodzaj warstwy kompozytowej został otrzymany z wykorzystaniem technologii hybrydowej łączącej proces dyfuzji w proszku aluminium z metodą odparowania wiązką elektronów (EB). Wykazano, że wytwarzanie warstw kompozytowych typu „MgAl_itermetalic / powłoka PVD” na stopach magnezu jest efektywnym rozwiązaniem w celu zwiększenia odporności na zużycie ścierne, jednakże nie zapewnia wymaganego zwiększenia odporności korozyjnej tych stopów.

Słowa kluczowe

EN

magnesium alloys; composite layers; electron beam evaporation

PL

stopy magnezu; warstwy kompozytowe; odparowanie wiązką elektronów

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 60, iss. 2A
• Strony: 1031--1035
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Smolik J.

• Institute for Sustainable Technologies – National Research Institute, 6/10 Pułaskiego Str., 26-600 Radom, Poland

autor

Mazurkiewicz A.

• Institute for Sustainable Technologies – National Research Institute, 6/10 Pułaskiego Str., 26-600 Radom, Poland

autor

Kacprzyńska-Gołacka J.

• Institute for Sustainable Technologies – National Research Institute, 6/10 Pułaskiego Str., 26-600 Radom, Poland

autor

Rydzewski M.

• Institute for Sustainable Technologies – National Research Institute, 6/10 Pułaskiego Str., 26-600 Radom, Poland

autor

Szota M.

• Czestochowa University of Technology, Institute of Materials Engineering, 19 Armii Krajowej Str., 42-200 Częstochowa, Poland

autor

Mizera J.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Materials Engineering, 141 Wołoska Str., 02-507 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] Y. Kojima, Magnesium alloys – 2000, Materials Science Forum 3, 350-351 (2000).
• [2] J.E. Gray, B. Luan, Protective coatings on magnesium and its alloys – a critical review, Journal of Alloys and Compounda 88, 336 (2002).
• [3] W.P. Innes et al., Electroplating and Electroless Plating on Magnesium and Magnesium Alloys, Modern Electroplating, Wiley-Interscience, New York (1974) 601.
• [4] J.B. Hajdu, E.F. Yarkosky, P.A. Cacciatore, M.H. Suplicki, Electroless nickel processes for memory disks, Processes and Devices 685, 90 (1990).
• [5] J.L. Luo, N. Cui, Effects of microencapsulation on the electrode behavior of Mg2Ni-based hydrogen storage alloy in alkaline solution, Journal of Alloys and Compounds 299, 264 (1998).
• [6] H. Umehara, S. Terauchi, M. Takaya, Structure and Corrosion Behaviour of Conversion Coatings on Magnesium Alloys, Materials science Forum 273, 350-351 (2000).
• [7] Y. Mizutani, S.J. Kim, R. Ichino, M. Okido, Anodizing of Mg alloys in alkaline solutions, Surfach and Coatings Technology 143, 169-170 (2003).
• [8] K.T. Rie, J. Whole, Plasma-CVD of TiCN and ZrCN films on light metals, Surface and Coatings Technology 226, 112 (1999).
• [9] G. Reiners, M. Griepentrog, Hard coatings on magnesium alloys by sputter deposition using a pulsed d.c. bias voltage, Surface and Coatings Technology 809, 76-77 (1995).
• [10] H. Altun, S. Sen, The effect of PVD coatings on the wear behavior of magnesium alloys, Materials Characterization 917, 58 (2007).
• [11] S. Baragetti, L. Lusvarghi, G. Bolelli, F. Tordini, Fatigue behaviour of 2011-T6 aluminium alloy coated with PVD WC/C, PA-CVD DLC and PE-CVD SiOx coatings, Surface and Coatings Technology 3078, 203 (2009).
• [12] Gausong Wu, Wei Dai, He Zheng, Aiying Wang, Improving wear resistance and corrosion resistance of AZ31 magnesium alloy by DLC/AlN/Al coating, Surface and Coatings Technology 2067, 205 (2010).
• [13] G. Garces, M.C. Cristina, M. Torralba, P. Adeva, Texture of magnesium alloy films growth by physical vapour deposition (PVD), Journals of Alloys and Compounds 229, 309 (2000).
• [14] I. Shigematsu, M. Nakamura, N. Siatou, K. Shimojima, Surface treatment of AZ91D magnesium alloy by aluminium diffusion coating, Journal of Materials Science Letter 473, 19 (2000).
• [15] J. Bruckner, R. Gunzel, E. Richter, W. Moller, Metal plasma immersion ion implantation and deposition (MPIIID): chromium on magnesium, Surface and Coatings Technology 227, 103-104 (1998).
• [16] Cheng Zhong et al., Lower temperature fabrication of continuous intermetallic coatings on AZ91D magnesium alloy in molten salts, Journal of Alloys and Compounds 377, 504 (2010).
• [17] M. Tacikowski, T. Borowski, J. Kamiński, J. Rudnicki, J. Walkowicz, T. Wierzchoń, Kształtowanie właściwości użytkowych stopów magnezu metodami inżynierii powierzchni, Inżynieria Materiałowa 646, 6 (2008).
• [18] M. Richert, A. Mazurkiewicz, J. Smolik, The deposition of WC-Co coatings by EBPVD technique, Archives of Metallurgy and Materials 57 (2) 511 (2012).
• [19] H. Hoche, C. Blawert, E. Broszeit, C. Berger, Galvanic corrosion properties of differently PVD-treated magnesium die cast alloy AZ91, Surface and Coatings Technology 223, 193 (2005).
• [20] H. Hoche, C. Rosenkranz, A. Delp, M.M. Lohrengel, E. Broszeit, C. Berger, Investigation of the macroscopic and microscopic electrochemical corrosion behavior of PVD-coated magnesium die cast alloy AZ91, Surface and Coating Technology 178, 193 (2005).
• [21] Jun Liang, Peng Wang, Litian Hu, JingchengHao, Tribological properties of duplex MAO/DLC coatings on magnesium alloy using combined microarc oxidation and filtered cathodic arc deposition, Materials Science and Engineering A 164, 454-455 (2007).
• [22] J. Walkowicz, J. Smolik, K. Miernik, Investigation of the influence of ion etching parameters on the structure of nitrided case in hot working steel, Surface and Coatings Technology 361, 116-119 (1999).
• [23] A. Mazurkiewicz, J. Smolik, A. Zbrowski, J. Kacprzyńska, Innovative technical solutions for evaporation of multilayer coatings by EB-PVD method, Archives of Civil and Mechanical Engineering 14 (2), 250 (2014).
• [24] R. Cozza, D. Tanaka, R. Souza, Friction coefficient and abrasive wear modes in ball-cratering tests conducted at constant normal force and constant pressure – Preliminary results, Wear 61, 267 (2009).

Uwagi

EN

Scientific work executed within the Strategic Programme “Innovative Systems of Technical Support for Sustainable Development of Economy” within Innovative Economy Operational Programme.

PL

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