Wpływ parametrów procesu osadzania na morfologię powłok ze stali austenitycznej stabilizowanej azotem

• Autorzy: Fryska S. , Baranowska J.

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2015.1.4

Warianty tytułu

EN

Influence of the deposition parameters on the morphology of nitrogen stabilised stainless steel coatings

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań morfologii powłok ze stali austenitycznej stabilizowanej azotem osadzanych na podłożach z tego samego materiału. Powłoki tego typu określane są jako zbudowane z fazy S. Powłoki otrzymano na drodze reaktywnego rozpylania magnetronowego stali austenitycznej w mieszaninie argonu i azotu. Zmiennymi parametrami procesu były temperatura podłoża, ciśnienie parcjalne azotu, ciśnienie całkowite, liczba rozpylanych źródeł oraz całkowity przepływ mieszaniny gazów roboczych w komorze reakcyjnej. Budowa fazowa powłok została określona na podstawie dyfrakcji rentgenowskiej (XRD). Na podstawie dyfraktogramów określono wartości parametru sieciowego a dla powłok z fazy S osobno dla rodziny płaszczyzn {111} i {200}. Stwierdzono, że przez zmianę parametrów procesu osadzania można sterować parametrem sieciowym fazy S w bardzo szerokim zakresie. Dla powłok z fazy S uzyskano wartość parametru a od 0,365 nm, czyli zbliżoną do parametru sieciowego stali austenitycznej, do ok. 0,4 nm, co odpowiada zwiększeniu parametru sieciowego o niemal 10%.

EN

The paper presents result of investigation of nitrogen stabilised stainless steel coatings deposited. Usually this type of material is called S-phase. Coatings were obtained by reactive magnetron sputtering of stainless steel targets in argon and nitrogen gas mixture. Various processes conditions were used, such as substrate temperature, nitrogen partial pressure, total pressure, number of sputtered targets and total gas flow in the reactive chamber. The phase composition was evaluated using X-ray diffraction (XRD). Based on diffraction curves the lattice parameter a of S-phase was evaluated, separately for crystallographic planes {111} and {200}. It was observed that during the change of deposition parameters we can control the lattice parameter a of S-phase in wide range. For S-phase coatings the lattice parameter a was obtain from 0.365 nm, which is close to stainless steel lattice parameter, up to 0.4 nm which corresponds to lattice parameter to increase by almost 10%.

Słowa kluczowe

PL

faza S; powłoki ze stali austenitycznej; reaktywne PVD

EN

S-phase; austenitic stainless steel coatings; reactive PVD

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 36, nr 1
• Strony: 20--24
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Fryska S.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

autor

Baranowska J.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Bibliografia

• [1] Ichii K., Fujimura K., Takase T.: Structure of the ion-nitrided layer of 18-8 stainless steel. Tech. Rep. Kan-sai. Univ. 27 (1986) 135÷144.
• [2] Baranowska J.: Niskotemperaturowa obróbka powierzchniowa stali odpornej na korozję. Wyd. Uczelniane Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie, Szczecin (2013).
• [3] Christiansen Th., Somers M. A. J.: Characterisation of low temperature surface hardened stainless steel. Struers Journal of Metallography 9 (2006) 1÷17.
• [4] Fryska S., Baranowska J.: The pressure influence on the properties of S-phase coatings deposited by reactive magnetron sputtering. Acta Physica Polonica A 123 (2013) 854÷857.
• [5] Li C. X., Bell T.: Corrosion properties of active screen plasma nitrided 316 austenitic stainless steel. Corrosion Science 46 (2004) 1527÷1547.
• [6] Fewell M. P., Mitchell D. R. G., Priest J. M., Short K. T., Collins G. A.: The nature of expanded austenite. Surf. Coat. Tech. 131 (2000) 300÷306.
• [7] Baranowska J., Fryska S., Suszko T.: The influence of temperature and nitrogen pressure on S-phase coatings deposition by reactive magnetron deposition. Vacuum 90 (2013) 854÷857.
• [8] Dahm K. L., Dearlney P. A.: On the nature, properties and wear response o S-phase (nitrogen-alloyed stainless steel) coatings on AISI 316L. Proc. Instn. Mech. Engrs 214 (2000) 181÷198.
• [9] Kappaganthu S. R., Sun Y.: Formation of an MN-type cubic nitride phase in reactively sputtered stainless steel-nitrogen films. J. Cryst. Growth 267 (2004) 385÷393.
• [10] Saker A., He H., Czerwiec T., Li X., Tran Huu L., Dong C., Michel H., Frantz C.: Reactive magnetron sputtering of Inconel 690 by Ar-N2 plasma. Thin Solid Films 516 (2008) 1029÷1036.
• [11] Terwagne G., Colaux J., Mitchell D. R., Short K. T.: Temperature effect of nitrided stainless steel coatings deposited by reactive DC-magnetron sputtering. Thin Solid Films 167 (2004) 469÷470.
• [12] Dahm K. L., Dearnley P. A.: S phase coatings produced by unbalanced magnetron sputtering. Surf. Eng. 12 (1996) 61÷67.
• [13] Baranowska J.: Niskotemepraturowe azotowanie stali austenitycznej, Monografia nr 596. Wyd Uczelniane Politechniki Szczecińskiej, Szczecin (2007).