Warstwy ochronne na bazie metali wysokotopliwych wytwarzane techniką natryskiwania cieplnego

• Autorzy: Wrona A. , Lis M. , Bilewska K. , Czechowska K. , Więcław G. , Moskal G. , Osadnik M. , Kamińska M.

Warianty tytułu

EN

Protective coatings made of refractory metals by thermal spraying technique

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W pracy zaprezentowano nowe warstwy stopowe na bazie molibdenu o wysokiej zawartości renu, przeznaczone do zwiększania odporności korozyjnej elementów ceramicznych/cermetalicznych na działanie ciekłego szkła, w szczególności szkła sodowo-wapniowego. Przeznaczeniem są szczególnie narażone na korozję i erozję elementy instalacji do topienia szkła takie, jak gardziele przelotowe, bubblery, rozdzielniki ciekłego szkła oraz oczka. Cermetalicznym podłożem, na powierzchni którego wytworzono techniką natryskiwania plazmowego warstwy, jest spiekany ogniotrwały materiał na bazie niestabilizowanego ZrO2 z dodatkiem Mo. Wytworzone materiały poddane zostały procesowi krzemowania celem wytworzenia powłoki chroniącej warstwę przed utlenieniem w początkowej fazie zanim nastąpi całkowite stopienie szkła. Wytworzenie warstw wymagało opracowania metody umożliwiającej wytwarzanie proszku stopowego o morfologii pozwalającej na stosowanie go w procesach natryskiwania cieplnego. W celu otrzymania proszku wykazującego dużą sypkość opracowano metodę polegającą na wprowadzaniu renu do molibdenu w procesie redukcji nadrenianu amonu. Badano wpływ zastosowania operacji wygrzewania proszku po procesie redukcji na skład fazowy i mikrostrukturę proszków oraz otrzymanych z nich warstw. Operacja wygrzewania wpływa na jakościowy i ilościowy skład fazowy proszków, natomiast nie ma istotnego wpływu na skład fazowy warstw. Wytworzone materiały poddano próbom odporności korozyjnej, na podstawie których można stwierdzić, że opracowane warstwy bardzo dobrze chronią wyrób ceramiczny/cermetaliczny od korozyjnego działania szkła sodowo-wapniowego. Nie zaobserwowano składników szkła w cermetalu. Istotne jest również to, że rozpuszczalność składników warstwy w szkle jest minimalna.

EN

The article presents novel molybdenum-based alloy coatings with a high rhenium content for improvement of corrosion resistance of ceramic/cermet elements towards molten glass, particularly soda-lime glass. The expected destination of the studied materials are elements especially exposed to corrosion such as passage throats, bubblers, separatory funnels for liquid glass. The substrate is a sintered refractory material made of unstabilized zirconia with Mo addition. Obtained materials were subjected to silicon in order to grow a cover layer to protect coating from oxidizing during the initial phase before glass is completely melted. For the purpose of deposition it was necessary to develop a method for preparation of alloy powder with a morphology applicable for thermal spraying. In order to obtain powder with high flowability a method of introduction of rhenium into molybdenum during ammonium perrhenate reduction was developed. The powders and coatings were investigated for phase composition and microstructure after annealing of reduced powder. The process of annealing was found to influence the phase composition of powders but not of the coatings. Tests of corrosion resistance carried out with the resulting materials indicate that the coatings protect well the underlaying ceramic/cermet core from the corrosive action of soda-lime glass. No glass element were found in the cermet material. It is also important that solubility of layer components in glass is minimal.

Słowa kluczowe

PL

stopy molibdenu; ren; natryskiwanie plazmowe; odporność korozyjna; mikrostruktura

EN

molybdenum alloy; rhenium; plasma spraying; corrosion resistance; microstructure

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Obróbki Plastycznej
• Czasopismo: Obróbka Plastyczna Metali
• Rocznik: 2015
• Tom: T. 26, nr 2
• Strony: 177--190
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys. tab.

Twórcy

autor

Wrona A.

• Instytut Metali Nieżelaznych, ul. Sowińskiego 5, 44-100 Gliwice, Poland

autor

Lis M.

• Instytut Metali Nieżelaznych, ul. Sowińskiego 5, 44-100 Gliwice, Poland

autor

Bilewska K.

• Instytut Metali Nieżelaznych, ul. Sowińskiego 5, 44-100 Gliwice, Poland

autor

Czechowska K.

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, Oddział Materiałów Ogniotrwałych, ul. Toszecka 99, 44-100 Gliwice, Poland

autor

Więcław G.

• CERTECH Sp. z o.o., ul. Więźniów Oświęcimia 38, 43-330 Wilamowice, Poland

autor

Moskal G.

• Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, Instytut Nauki o Materiałach, ul. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice

autor

Osadnik M.

• Instytut Metali Nieżelaznych, ul. Sowińskiego 5, 44-100 Gliwice, Poland

autor

Kamińska M.

• Instytut Metali Nieżelaznych, ul. Sowińskiego 5, 44-100 Gliwice, Poland

Bibliografia

• [1] Klimpel A.: Napawania i natryskiwanie cieplne. Wyd. Naukowo-Techniczne 2000, s. 441–464.
• [2] Lis M., Woch M.: Technika plazmowa w inżynierii materiałowej metali. Rudy i Metale Nieżelazne t. 53 nr 5 (2008), s. 291–296.
• [3] Wrona A., Lis M., Kamińska M., Bilewska K., Olszewski T., Pajzderski P., Szarek A.: Funkcjonalne warstwy wytwarzane techniką natryskiwania plaz-mowego przeznaczone do zastosowań medycznych. W: Polska Metalurgia w latach 2011-2014. Monografia, Wydawnictwo Naukowe „Akapit”, Kraków 2014, s. 249–258.
• [4] Wrona A., Lis M., Woch M., Staszewski M., Czepelak M., Kubica L.: Wpływ parametrów procesu natryskiwania plazmowego na własności kompozytowych materiałów warstwowych przeznaczonych do zastosowań w elektronice i elektrotechnice. Rudy i Metale Nieżelazne t. 54 nr 9 (2009), s. 542–549.
• [5] Richert M.W., Zawadzka P.: Powłoki użytkowe na narzędziach i częściach maszyn dla przemysłu metali nieżelaznych. Obróbka Plastyczna Metali vol. XXV nr 1 (2014), s. 5–26.
• [6] Simander W., Walser H.: Glass Tank Reinforcements. Ceramic Engineering and Science Proceedings vol. 24 issue 1 (2003), s. 243–252.
• [7] Dunkl M., Fantinel A., Dinelli G., Tognon R.: Molybdenum/Fused Cast AZS Material for Critical Areas in Glass Melting Tanks. Ceramic Engineering and Science Proceedings nr 18 (1996), s. 216–224.
• [8] Naor A., Eliaz N., Gileadi E., Taylor S.R.: Properties and applications of rhenium and its alloys. The AMMTIAC Quarterly, 5, 1, s. 11–13.
• [9] Eliaz N., Gileadi E.: Induced Codeposition of Alloys of Tungsten, Molybdenum and Rhenium with Transition Metals. Modern Aspects of Electrochemistry 42 (2008), s. 191.
• [10] Keith J. Leonard, Jeremy T. Busby, Steven J., Zinkle J.: Microstructural and mechanical property changes with aging of Mo–41Re and Mo–47.5Re alloys. Journal of Nuclear Materials 366 (2007), s. 369–387.
• [11] Wrona A., Staszewski M., Czepelak M., Woch M., Kamińska M., Osadnik M., Kołacz D.: Properties of rhenium-based master alloys prepared by powder metallurgy techniques. Archives of Materials Science and Engineering 45 (2010), s. 95–101.
• [12] Osadnik M., Wrona A., Czepelak M., Lis M., Czechowska K., Kamińska M., Bilewska K.: Nowe pole zastosowań renu jako składnika kompozytów cermetalicznych. Rudy i Metale Nieżelazne t. 59 nr 1 (2014), s.12–15.