The role of MW plasma treatment on the corrosion resistance of stainless steels

Kasprzyk, D.; Stypuła, B.; Kustrowski, P.; Drozdek, M.

doi:10.2478/amm-2013-0143

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

The role of MW plasma treatment on the corrosion resistance of stainless steels

Autorzy

Kasprzyk D. , Stypuła B. , Kustrowski P. , Drozdek M.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

DOI

10.2478/amm-2013-0143

Warianty tytułu

Rola obróbki plazmą MV na odporność korozyjną stali stopowych

Języki publikacji

Abstrakty

Two stainless steels (S32404 duplex and S32615 austenitic) were subject to the carbon/nitrogen plasma treatment to examine the role of alloy composition and structure in the behavior of surface during modification. The modification process was performed in the electron cyclotron resonance (ECR) micro wave plasma system, with the frequency of 2.45 GHz and the generator power of 350 W, and with the use of reactive gas mixtures containing CH4 and N2, at the low temperature of 400°C and under pressure of 0.2Tr. The treated surface was analyzed by means of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The corrosion resistance of the samples was determined on the basis of LSV polarization curves in 3% sodium chloride solution at 37°C. The treated steel surfaces showed a higher tendency for passivation and higher pitting corrosion resistance compared to the non-modified surfaces.

Obróbkę powierzchni wysokostopowych stali chromowo-niklowej typu duplex S32404 i austenitycznej S32615 przeprowadzono poprzez węgloazotowanie przy użyciu techniki próżniowej z mikrofalowym wspomaganiem plazmowym o częstotliwości 2.45GHz i mocy generatora 350W. Zastosowano reaktywną mieszaninę gazową zawierającą CH4 i N2 w warunkach niskiego ciśnienia 0.2 Tr. przy niskiej temperaturze 400°C. Oceniono wpływ składu chemicznego i struktury stopów na tworzącą się war- stwę wierzchnią podczas obróbki. Strukturę powierzchni analizowano za pomocą rentgenowskiej spektroskopii fotoelektronów (XPS). Odporność korozyjną próbek określano na podstawie krzywych polaryzacyjnych LSV w 3% roztworze chlorku sodu przy temperaturze 37°C. Powierzchnie stali poddane obróbce wykazały wyższą skłonność do pasywacji w oraz podwyższały odporność na korozję wżerową w porównaniu z powierzchniami niemodyfikowanymi.

Słowa kluczowe

MW plasma carbonitriding stainless steel corrosion XPS

obróbka plazmą MV stale stopowe korozja XPS

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

2013

Tom

Vol. 58, iss. 4

Strony

1169--1175

Opis fizyczny

Bibliogr. 52 poz., rys.

Twórcy

autor

Kasprzyk D.

AGH–University of Science and Technology, Faculty of Foundry, Department of Chemistry and Corrosion of Metals, 23 Reymonta Str., 30-059 Kraków Poland

autor

Stypuła B.

AGH–University of Science and Technology, Faculty of Foundry, Department of Chemistry and Corrosion of Metals, 23 Reymonta Str., 30-059 Kraków Poland

autor

Kustrowski P.

Jagiellonian University, Faculty of Chemistry, Department of Chemical Technology, Ingardena 3, 30-060 Kraków, Poland

autor

Drozdek M.

Jagiellonian University, Faculty of Chemistry, Department of Chemical Technology, Ingardena 3, 30-060 Kraków, Poland

Bibliografia

[1] T. Weber, L. de Wit, F. W. Saris, A. Konger, B. Rauschenbach, G. K. Wolf, S. Krauss, Mater. Sci. & Eng. A199, 205 (1995).
[2] E. J. Flis, J. Mankowski, T. Zakroczymski, Corros. Sci. 42, 313 (2000).
[3] J. Karwan-Baczewska, T. Dymkowski, J. R. Sobiecki, T. Formanski, Archiv. of Metallurg & Matter. 55, 385 (2010).
[4] C. K. Lee, H. C. Shih, J. of the Mater. Sci. 35, 2361 (2000).
[5] T. Bell, Y. Sun, Heat Treat. of Metals 29, 57 (2002).
[6] Y. Sun, Mater. Lett. 59, 3410 (2005).
[7] C. X. Li, T. Bell, Corros. Sci. 46, 1527 (2004).
[8] H. Dong, Y. Sun, T. Bell, Surf. Coat. Technol. 90, 91 (1997).
[9] M. Udyavar, D. J. Young, Corros. Sci. 42, 861 (2000).
[10] M. Abd El-Rahman, F. M. El-Hossar y, T. Fitz, N. Z. Negm, F. Prokert, M. T. Pham, E. Richter, W. Moller, Surf. Coat. Technol. 183, 268 (2004).
[11] A. M. El-Rahman, F. M. El-Hossary, F. Proker , N. Z. Negm, N. Schell, E. Richter, W. Moller, Surf. Coat. Technol. 200, 602 (2005).
[12] F. M. El-Hossary, N. Z. Negm, S. M. Khalil, A. M. Abed Elrahman, D. N. Mc Ilroy, Surf. Coat. Technol. 141, 194 (2001).
[13] M. Tsujikawa, N. Yamauchi, N. Ueda, T. Sone, Y. Hirose, Surf. Coat. Technol. 193, 309 (2005).
[14] M. Samandi, Surf. Eng. 11, 156 (1995).
[15] X. Li, M. Samandi, D. Dunne, R. Hutchinys, Surf. Coat. Technol. 71, 175 (1995).
[16] F. M. El-Hossary, N. Z. Negm, A. M. Abd El-Rahman, M. Hammad, Mater. Sci. Eng. C 29, 1167 (2009).
[17] A. M. Abd El-Rahman, Surf. & Coat. Technol. 205, 674 (2010).
[18] T. Czerwiec, H. He, S. Weber, D. C., M. H., Surf. Coat Technol. 200, 5289 (2006).
[19] S. Parascandola, R. Gunzel, R. Grotzschel, E. Richter, W. Moller, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 1281, 136 (1998).
[20] A. Brokman, F. R. Tuler, J. Appl. Phys. 21, 468 (1981).
[21] F. M. Hossary, Surf. Coat Technol. 150, 277 (2002).
[22] D. J. Li, Y. W. Chung, IEEE Trans. Magn. V 39 (2), 765 (2003).
[23] C. Blawert, A. Weisheit, B. L. Mordike, M. Knoop, Surf. Coat. Technol. 85, 15 (1996).
[24] A. Kliauga, M. Pohl, Surf. Coat. Technol. 98, 1205 (1998).
[25] B. Stypuła, A. Stepuch-Galik, K. Kowalski, M. Janus, A. Bernasik, Corr. Protec. 11s, 66 (2005).
[26] A. M. Abd El-Rahman, F. M. El-Hossary, F. Prokert, N. Z. Negm, E. Richter, W. Moeller, Surf. Coat. Technol. 200, 602 (2005).
[27] E. Cano, L. Martinez, J. Simancas, F.J. Perez-Trujillo, C. Gomez, J.M. Bastidas, Surf. Coat. Technol. 200, 5123 (2006).
[28] J. Landoulsi, M. J. Genet, C. Richard, K. El Kirat, S. Pulvin, P. G. Rouxhet, J. of Colloid and Interface Sci. 318, 278 (2008).
[29] A. Stepuch-Galik, B. Stypuła, Corr. Protec. 7, 196 (2003).
[30] R. Basner, R. Foest, M. Schmidt, F. Sigeneger, P. Kurunczi, K. Becker, H. Deutsch, Int. J. Mass Spectrom. Ion Proc. 153, 65 (1996).
[31] P. Lejcek, Prog. Surf. Sci. 35, 209 (1991).
[32] H. de Rugy, H. Viefhaus, Surf. Sci. 173, 418 (1986).
[33] M. Militzer, Yu. N. Ivashchenko, A.V. Krajnikov, P. Lejcek, J. Wietin g, Prog. Surf. Sci. 35, 205 (1991).
[34] R. D. Willenbruch, C. R. Clayton, M. Oversluizen, D. Kim, Y. Lu, Corros. Sci. 31, 179 (1990).
[35] S. D. Chyou, H. C. Shih, Mater. Sci. Eng. A148, 241 (1991).
[36] A. Lippitz, Th. Huebert, Surf. Coat. Technol. 200, 250 (2005).
[37] B. P. Swain, Surf. Coat. Technol. 201, 1589 (2006).
[38] I. Bertoti, Surf. Coat. Technol. 151, 194 (2002).
[39] A. D. Romaschin, L. N. Bui, M. Thompson, N. B. Mc Keown, P.G. Kalman, Analyst 118, 463 (1993).
[40] J. P. Deville, O. Benkherourou, Appl. Phys. A46, 87 (1988).
[41] A. Toth, I. Bertoti, M. Mohai, M. Revesz, Acta Chim. Hung. - Models in Chem. 130, 837 (1993).
[42] J. A. Taylor, G. M. Lancaster, J. W. Rabalais, J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 13, 435 (1978).
[43] L. Jiang, A. G. Fitzgerald, M. J. Rose, R. Cheung, B. Rong, E.vander Drif t, Appl. Surf. Sci. 193, 144 (2002).
[44] C. Li, X. Yang, B. Yang, Y. Yan, Y. Qian, Mater. Chem. and Phys. 103, 427 (2007).
[45] V. Murphy, S. A. M. Tofail, H. Hughes, P. Mc Loughlin, Chem. Eng. J. 148, 425 (2009).
[46] M. Tabbal, P. Merel, S. Moisa, M. Chaker, E. Gat, A. Ricard, M. Moisan, S. Gujrathi, Surf. Coat. Technol. 98, 1092 (1998).
[47] T. L. Barr, J. of Phys. Chem. 82, 1801 (1978).
[48] K. Shibagaki, S. Motojima, Carbon 38, 2087 (2000).
[49] R. F. A. Jargelius-Pettersson, Corros. Sci. 41, 1639 (1999).
[50] C. O. A. Ollson, D. Landolt, Electrochim. Acta 48, 1093 (2003).
[51] A. A. Hermas, K. Ogura, Electrochim. Acta 40, 1601 (1996).
[52] B. Stypuła, D. Kasprzyk, M. Hajos, Archiv. of Metallurg & Matter. 54, 305 (2009).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-c0fe9b09-33e0-4698-a32d-2c2d8773a7fb