Otrzymywanie i własności powłok z azotku chromu na stalach martenzytycznych.

• Autorzy: Mendala B. , Swadźba L. , Hetmańczyk M.

Warianty tytułu

EN

Formation and properties of chromium nitride coatings on martensitic steels.

• Konferencja: IV Ogólnopolska Konferencja Naukowa 'Obróbka powierzchniowa', 5-8 października 1999 r., Kule k/Częstochowy
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań nad otrzymywaniem powłok ochronnych metodą Arc-PVD na stali martenzytycznej E1961 (13H12NMFA), która między innymi stosowana jest na łopatki sprężarek odrzutowych silników lotniczych. Badaniom poddawano powłoki z azotku chromu wytworzone przy różnych parametrach technologicznych. Zbadano wpływ parametrów procesu osadzania takich jak: napięcie polaryzacji podłoża bias, ciśnienie w komorze reakcyjnej i natężenie przepływu gazów reaktywnych na strukturę i właściwości powłok CrN, a głównie na ich odporność na korozję. Określono budowę powłok z CrN w oparciu o rentgenowską analizę fazową. Stwierdzono, że tworzeniu się powłok azotku chromu o strukturze jednofazowej CrN sprzyjały następujące parametry procesu Arc-PVD: napięcie polaryzujące bias 50V i 100V, ciśnienie w komorze reakcyjnej wynoszące ok. 0.5 Pa i 0.7 Pa oraz natężenie przepływu azotu wynoszące ok. 140 sccm, natomiast powłoki o dwufazowej strukturze CrN+Cr2N uzyskiwano zwiększając napięcia bias do 150V, obniżając ciśnienia w komorze reakcyjnej urządzenia do wartości 0.15 Pa i 0.3 Pa oraz stosując natężenie przepływu azotu wynoszące od 100 do 120 sccm i od 160 do 180 sccm. Przeprowadzono badania odporności powłok z CrN na korozję wżerową (pittingową) w 10% roztworze FeCl3. Stwierdzono, że zwiększeniu odporności powłok z azotku chromu na korozję wżerową sprzyjała ich dwufazowa budowa.

EN

In this paper the results of investigation of coatings obtained by Arc-PVD method on martensitic E1961 (13H12NWMFA) steel, which is used on compressor blades in aircraft engines, were presented. The chemical composition of E1961 steel was given. The PVT-550 device was used for coating. The protective chromium nitride coatings were tested. The influence of Arc-PVD method parameters for example: bias, pressure and flow rate of reactive gases on the structure and properties of the CrN coatings in corrosion tests were investigated. Technical parameters of obtaining CrN coatings were given. The phases analysis of chromium nitride coatings obtained with different technical parameters were tested. The results of phases analysis are given. The pitting corrosion resistance test in 10% FeCl3, solution was conducted. The corrosion rate for CrN coated samples were defined and given as a graph. It was found that 50V and 100V bias, about 0.5 Pa i 0.7 Pa pressure and 140 sccm (standard cubic centimetre) flow rate of nitride during coating favour the CrN monophase structure while increasing bias to 150V, decreasing the pressure to about 0.5 Pa and 0.3 Pa and increasing the flow rate of nitride to 160-180 sccm favour the CrN+Cr2N diphase structure. On the basis of corrosion investigations for CrN coatings obtained with different Arc-PVD parameters the best corrosion resistance in 10%FeCl3 solution for CrN+Cr2N diphase was found.

Słowa kluczowe

PL

powłoka; powłoka z azotku chromu; stal martenzytyczna; sprężarka; silnik lotniczy; metoda Arc-PVD; korozja wżerowa; odporność korozyjna

EN

coating; chromium nitride coatings; martensitic steel; compressor blade; aircraft engine; Arc-PVD method; pitting corrosion; corrosion resistance

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 1999
• Tom: R. XX, nr 5
• Strony: 314--317
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Mendala B.

• Katedra Nauki o Materiałach, Politechnika Śląska

autor

Swadźba L.

• Katedra Nauki o Materiałach, Politechnika Śląska

autor

Hetmańczyk M.

• Katedra Nauki o Materiałach, Politechnika Śląska

• Politechnika Śląska, Katedra Nauki o Materiałach

Bibliografia

• [1] Swadźba L. and all "Erosion and corrosion resitant coatings for aircraft compressor blades , Surface and Coatmgs Technology, 62 (I 993), 486-492.
• [2] Lowden P., Nagy D., Holliday S.: Development of erosion resistant coatings for compression atrfoils. Canadian Aeronautics and Space Journal, vol. 36, No 1, March 1990.
• [3] Mendala B., Swadźba L.: "Badania odporności na korozję i erozję wybranych pokryć otrzymywanych metodą PVD." Materiały konferencyjne, XXII Seminarium Młodych Metaloznawców, Krynica-Czarny Potok, 12-14.10.1994.
• [4] Aharonov R., Coll B., Fontana R.: Properties of chromium nitride coatings deposited by cathodic arc evaporation. Surface and Coatings Technology, 61 (1993), 223-226.
• [5] Hetmańczyk M., Swadźba L., Mendala B.: "Struktura oraz odporność na korozję i erozję powłok na bazie CrN i TiN otrzymywanych metodą Arc-PVD." Materiały konferencyjne, III Ogólnopolska Konferencja Naukowa, Obróbka Powierzchniowa, Częstochowa- Kule, 9-12. 10.1996.
• [6] Swadźba L., Mendala B.: " Structure and properties of Cr/CrN and Ti/TiN multilayer coatings on martensitic stainless steel.", 5th European Conference on Advanced Materials Processes and Aplications, EUROMAT '97, Maastricht, Netherland, 21-23 April 1997.
• [7] Knotek O., Loffler F. and Scholl H. J.: Properties of Arc-evaporated CrN and (Cr,Al) N coatings. Surface and Coatings Technology, 45 (1991 ), 53-58.
• [8] Crostock at all.: Use of scanning acoustic microscopy to characterize cathodic arc deposited CrN films. Mikromechanische Unt. an Hart. 1989, Wiesbaden, 1427-1430.
• [9] Mendala B., Rozprawa doktorska nt. " Strukturalne i technologiczne podstawy wytwarzania metodą Arc-PVD powłok odpornych na korozję i erozję.", Politechnika Śląska w Gliwicach, Wydział Inżynierii Materiałowej, Metalurgii i Transportu, Katowice 1997.
• [10] Mineo Nishibori: "How to solve problems of films coated by Arc methods.", Surface and Coatings Technology, 52 ( 1992), 229-233.
• [11] Warunki techniczne CMTV-1-55-67 na pręty, piaskowniki, półwyroby-kęsy i krążki na tarcze ze stali gatunku EI961-Sa, EI736-Sz i D 1-1-Sz.
• [12] ASTM G-48-76, Examinat. and evaluation of pitting corrosion, 1979 Annual Book of ASTM Standards, Part 10. Metalphisical, mechanical, corrosion testing, 913-915.