Mikrostruktura i właściwości dyfuzyjnych warstw na bazie chromu na stopie magnezu AZ91D

• Autorzy: Pokorska I. , Tacikowski M. , Moskalow M. , Wierzchoń T.

Warianty tytułu

EN

Microstructure and properties of diffusive chrome-based coatings on AZ91D magnesium alloy

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Stopy magnezu ze względu na małą gęstość i inne unikatowe właściwości cieszą się rosnącym zainteresowaniem w różnych dziedzinach współczesnej techniki. Barierą dla ich wykorzystania w różnych potencjalnych zastosowaniach są jednak słabe właściwości powierzchniowe magnezu takie jak niska twardość, odporność na zużycie przez tarcie, a zwłaszcza odporność na korozję. Stąd potrzeba poszukiwania odpowiednich rozwiązań inżynierii powierzchni. Jednym z perspektywicznych rozwiązań jest wytwarzanie na stopach magnezu dyfuzyjnych warstw azotków. Przedmiotem badań były warstwy na bazie chromu wytworzone na stopie typu AZ19D metodą hybrydową łączącą wytworzenie na stopie powłoki chromu z późniejszą jej obróbką cieplną. Otrzymane warstwy badano pod kątem mikrostruktury i właściwości w aspekcie przyczepności w próbie zarysowania, twardości Martensa, modułu sprężystości oraz odporności korozyjnej. Celem tych badań było w szczególności ujawnienie wpływu stref dyfuzyjnych pomiędzy warstwą a stopem AZ91D na końcowy efekt zmiany właściwości powierzchniowych stopu. W efekcie przeprowadzonych badań potwierdzono tworzenie się w wyniku obróbki cieplnej strefy dyfuzyjnej typu Al-Cr bogatej w aluminium, łączącej powłokę chromu z podłożem. Wykazano jej korzystny wpływ na odporność korozyjną i przyczepność warstw. Stwierdzono, że najlepsze efekty poprawy właściwości powierzchniowych uzyskuje się w wariancie obróbki hybrydowej wykorzystującej proces azotowania, w której na końcową zmianę właściwości składają się efekty działania strefy dyfuzyjnej wzmocnione zmianą właściwości powłoki chromu wywołaną jej naazotowaniem.

EN

Due to their low density and other unique properties, magnesium alloys meet with growing interest in various areas of technology. Their broad application, however, is hindered by their poor surface properties including low hardness, low frictional wear resistance, and, in particular, low corrosion resistance, creating a need for respective surface engineering solutions. A promising solution is to form diffusive nitride coatings on magnesium alloys. A chrome-based layer was produced on AZ19D alloy using a hybrid method which combined chromium coating deposition with subsequent heat treatment. The microstructure and properties of the layers were investigated in terms of scratch adhesion test, Martens hardness, elasticity and corrosion resistance. The purpose of the tests was in particular to investigate how diffusive zones between the layer and the AZ91D alloy would affect the resulting surface properties of the alloy. The tests confirmed the presence of an Al-Cr diffusive zone, formed as a result of heat treatment, which was rich in aluminium and bonded the chromium layer to the substrate. It was shown that it had a beneficial effect on corrosion resistance and layer adhesion. The most significant improvements of surface properties were achieved by applying an option of hybrid treatment which included nitriding. The effects of the diffusive zone were enhanced by a change in the properties of the chromium layer achieved by nitriding.

Słowa kluczowe

PL

stopy magnezu; azotek chromu; warstwy dyfuzyjne; metoda PVD; obróbka cieplna; azotowanie; właściwości

EN

magnesium alloys; chromium nitride; diffusion layers; PVD method; heat treatment; nitriding; properties

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 35, nr 6
• Strony: 540--543
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Pokorska I.

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Warszawa

autor

Tacikowski M.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska

autor

Moskalow M.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska

autor

Wierzchoń T.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska

Bibliografia

• [1] Tacikowski M., Borowski T., Cymerman K., Kamiński J., Smolik J., Wierzchoń T.: Dyfuzyjne warstwy azotków wytwarzane metodą hybrydową na stopie magnezu AZ91D struktura i własności. Inżynieria Materiałowa 4 (2010) 1255÷1259.
• [2] Tacikowski M., Rudnicki J., Walkowicz J., Wierzchoń T.: Structure and properties of composite layers on AZ91D magnesium alloy produced by the hybrid surface treatment. NETSU-SHORI. The Journal of the Japan Society for Heat Treatment 49 (1) (2009) 365÷368.
• [3] Tacikowski M., Kamiński J., Rudnicki J., Borowski T., Trzaska M., Wierzchoń T.: The effect of the diffusive, composite chromium nitride layers produced by a hybrid surface treatment on the corrosion behaviour of AZ91D magnesium alloy. Vacuum 85 (2011) 938÷942.
• [4] PN-EN ISO 14577-1: Metale – Instrumentalna próba wciskania wgłębnika do określania twardości i innych własności materiałów – Część 1: Metoda badania. PKN, Warszawa (2005).
• [5] Musil J., Kunc F., Zeman H., Polakova H.: Relationships between hardness, Young’s modulus and elastic recovery in hard nanocomposite coatings. Surface and Coatings Technology 154 (2002) 304÷313.