Odporność tribologiczna stopu magnezu AZ91D z różnymi warstwami wierzchnimi z azotku tytanu

• Autorzy: Tacikowski M. , Senatorski J. , Wątła A. , Wierzchoń T.

Warianty tytułu

EN

The tribological resistance of AZ91D magnesium alloy with a different titanium nitride surface layers

• Konferencja: Seminarium Instytutu Mechaniki Precyzyjnej „Obróbka cieplna i cieplno-chemiczna materiałów konstrukcyjnych i narzędziowych „ (16.10.2013, Kraków, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem niniejszej pracy było porównanie wpływu różnych wariantów powierzchniowych warstw azotku tytanu o charakterze dyfuzyjnym na odporność tribologiczną stopu magnezu AZ91D. Warstwy dyfuzyjne otrzymywano metodą hybrydową łączącą pokrycie metodą PVD stopu prostą lub złożoną powłoką azotku tytanu z podwarstwą tytanu i dalej wygrzewanie celem jej dyfuzyjnego połączenia powłoki z podłożem. Metodą typu Amsler zbadano wpływ trzech warstw, w tym warstwy pojedynczej na podwarstwie tytanu, wielowarstwy azotek tytanu – tytan oraz warstwy azotku na warstwie pośredniej tytanu i aluminium na odporność na zużycie przez tarcie stopu AZ91D. Wyniki badań skonfrontowano z odpornością tribologiczną stali łożyskowej ŁH15. Stwierdzono, że optymalny wariant stanowi warstwa azotku tytanu na warstwie pośredniej tytanu i aluminium, która w próbie odporności na zużycie przez tarcie przy obciążeniu 200 N wykazuje niską kinetykę zużycia, a w efekcie odporność tribologiczną, wyższą niż stal łożyskowa ŁH15. Warstwę tę, w przeciwieństwie do warstwy pojedynczej azotku tytanu na podwarstwie tytanu, charakteryzuje przy tym bardzo dobra przyczepność do podłoża. Relatywnie korzystne właściwości tribologiczne wykazuje również wielowarstwowa warstwa azotku tytanu.

EN

The aim of the present study was to compare the influence of various types of titanium nitride layers with the diffusive character on the wear resistance of the AZ91D magnesium alloy. The layers were produced by the hybrid method consisting of covering the surface of the alloy with a single or multi-layer titanium nitride coating with a titanium sub-layer using the PVD method followed by an annealing aimed to diffusively bond the coating with the substrate. Using Amsler type method the effects of three variants of the diffusive titanium nitride layers on the corrosion resistance of the AZ91D alloy were examined. These variants were: a single-layer with a titanium sub-layer, a sandwich type layer composed of titanium nitride/titanium sub-layers and a composite layer formed on an intermediary titanium and aluminum layer. The optimum version appeared to be the composite layer which in wear test under the 200N load exhibits the low wear kinetics, which results in the tribological resistance exceeding this of the ŁH15 type bearing steel. In opposite to the single titanium nitride layer with a titanium sub-layer the composite layer is also characterized by good adhesion to the substrate. Relatively advantageous properties are also exhibited by the titanium nitride sandwich type layer .

Słowa kluczowe

PL

stopy magnezu; tytan; azotek tytanu (TiN); warstwy dyfuzyjne; metoda hybrydowa; odporność korozyjna; odporność na zużycie przez tarcie

EN

magnesium alloys; titanium; titanium nitride; diffusion layers; hybrid method; corrosion resistance

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Mechaniki Precyzyjnej
• Czasopismo: Inżynieria Powierzchni
• Rocznik: 2013
• Tom: nr 3
• Strony: 68--75
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., il., tab., rys., wykr.

Twórcy

autor

Tacikowski M.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej

autor

Senatorski J.

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Warszawa

autor

Wątła A.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej

autor

Wierzchoń T.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej

Bibliografia

• [1] Kainer K.U.: Magnesium alloys and technologies. DGM, WILEY-VCH GmbH & Co. KGA Weinheim 2003.
• [2] Gray J.E., Luan B.: Protective coatings on magne-sium and its alloys - a critical review. „Journal of Ali. And Comp." 336, 2002, s. 88-113.
• [3] Kainer K.U., Bala Srinvasan P., Blawert C., Ditzel W.: Non - ferrous metals and alloys. Elsevier, 2010.
• [4] Dong H.: Surface engineering of light alloys alu-minum, magnesium and titanium alloys. Woodhead Publishing Limited, Oxford 2010.
• [5] Poole W.J. and Kainer K.U.: Proceedings of 9th International Conference on Magnesium Alloys and their Applications. Vancouver 2012.
• [6] Hoche H., Blawert C., Broszeit E., Berger C.: Galvanic corrosion properties of differently PVD-treated magnesium die cast alloy AZ91. „Surf. Coat. Tech-nol.", 193, 2005, s. 223-229.
• [7] Hollstein F, Wiedemann R, Scholz J.: Characteristics of PVD coatings on AZ31hp magnesium alloys. „Surf Coat Technol." 162, 2-3, 2003, s. 261-268.
• [8] Hoche H., Scheerer H., Probst D., Broszeit E., Berger C.: Development of a plasma surface treatment for magnesium alloys to ensure sufficient wear and corrosion resistance. „Surf. Coat. Tech-nol.", 174-175,2003,s. 1018-1023.
• [9] Altun H., Sen S.: The effect of DC magnetron sputtering AIN coatings on the corrosion behaviour of magnesium alloys. „Surf. Coat. Technol." 197, 2005, s. 193-200.
• [10] Altun H., Sen S.: The effect of PVD coatings on the wear behavior of magnesium alloys. „Materials Characterization", 58, 2007, s. 917-921
• [11] Zhou H., Chen F., Yao B., Hań G., Jawid A.: Properties of the TiN coatings on previously Ti ion-implanted magnesium alloy substrate, „Surf. Coat. Technol.", vol. 201, 2007, s. 6730-6733.
• [12] Hoche H., Schmidt J., Gros S., Trosmann T., Berger C.: PVD coating and substrate pretreatment concepts for corrosion and wear protection of magnesi¬um alloys. „Surf. Coat. Technol.", 205, 2011, s. 145-150
• [13] Tacikowski M., Smolik J., Kamiński J., Betiuk M., Wątła A., Wierzchoń T.: Wpływ warstw powierzchniowych azotku tytanu na odporność korozyjną sto¬pu magnezu AZ91D, „Inżynieria Materiałowa", 2013 (w druku).
• [14] Tacikowski M., Borowski T., Cymerman K., Kamiń¬ski J., Smolik J. Wierzchoń T.: Dyfuzyjne warstwy azotków wytwarzane metoda hybrydową na stopie magnezu AZ91D struktura i własności, „Inżynieria Materiałowa", 4, 2010, s. 1255-1259.
• [15] Tacikowski M., Banaszek M., Smolik J.: Corrosion-resistant composite titanium nitride layers produced on the AZ91D magnesium alloy by a hybrid method. „Vacuum 2013",10,1016/j.vacuum.2013.06.018.
• [16] Tacikowski M.: Zgłoszenie zastrzeżenia patentowego nr P-401207, Warszawa 2012.
• [17] 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, „Journal of the Japan Society for Heat Treatment", 49, 1, 2009, s. 365 -368.
• [18] Betiuk M., Tacikowski M., Wątła A., Pokorska l., Brojanowska A.: Badania systemów areologicznych z warstwami azotku tytanu na stopie magnezu AZ91D. „Inżynieria Materiałowa", 2013 (w druku).