Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Kształtowanie struktury kompozytowych powłok Al-AlN na stali martenzytycznej metodą Arc-PVD

Mendala B., Swadźba L., Hetmańczyk M.

Inżynieria Materiałowa

|

2011

|

Vol. 32, nr 4

571-575

PL

W Polsce w wielu dziedzinach przemysłu, a zwłaszcza w lotnictwie, na elementy konstrukcyjne pracujące w warunkach korozyjnych powszechnie stosuje się galwaniczne pokrycia kadmowe. Jednak ze względu na zagrożenie dla zdrowia ludzkiego oraz toksyczne oddziaływanie technologii galwanicznych na środowisko istnieje tendencja do eliminowania z przemysłu powłok kadmowych i zastępowanie ich powłokami innych typów. Problem ten dotyczy w przeważającej mierze pokrywanych elementów konstrukcyjnych wykonywanych ze stali, a zwłaszcza łopatek sprężarek silników lotniczych eksploatowanych w warunkach morskich. Perspektywicznym kierunkiem w rozwoju inżynierii powierzchni jest wytwarzanie powłok wielowarstwowych, wieloskładnikowych i kompozytowych. Zagadnieniu temu poświęca się coraz więcej uwagi i to zarówno w procesach: galwanicznych, natryskiwania cieplnego, konwencjonalnych metod CVD, jak też w procesach PVD. Taki stan zagadnienia uzasadnia podejmowanie badań nad wytwarzaniem powłok alternatywnych o charakterze anodowym, np. kompozytowych Al-AlN i wielowarstwowych Al/Al-AlN osadzanych metodą PVD. W pracy przedstawiono wyniki badań powłok kompozytowych i wielowarstwowych na bazie aluminium wytworzonych na stali martenzytycznej EI962 (11H11N2W2MF). Podano główne parametry procesu osadzania powłok oraz określono ich budowę na podstawie badań metalograficznych i rentgenowskiej analizy fazowej. Określono skład chemiczny wytworzonych powłok metodami GDOS i mikroanalizy rentgenowskiej.

EN

Polish industry, especially aviation to protect construction engine parts against corrosion commonly apply galvanic cadmium coatings. However, because of high harmfulness of cadmium and cadmium plating technology for human health as well as for the natural environment, there is tendency to eliminate this process from industry and substitute cadmium coatings for another. The problem mainly concerns the coated construction elements made of steel, particularly aircraft compressor blades operated in marine climate. The deposition of multilayered, multicomponent and composite coatings is a prospective direction in the development of surface engineering. This issue seems to draw more and more attention regardless of the considered technology: galvanic, thermal spraying, conventional CVD methods or PVD processes. Such state of problem justifies researching the deposition of alternative anodic coatings, e.g.: composite Al-AlN and multilayered coatings Al/Al-AlN type by PVD method. In this paper the investigations concerning deposition of composite and multilayer aluminium base coatings on samples made of martensitic stainless steel EI962 (11H11N2W2MF) type were presented. The main parameters of coatings deposition by Arc-PVD processes as well as their structure basic on metallographic and X-ray diffraction examinations were described. The profile chemical composition by GDOS analysis and microanalysis of the coatings deposited on EI962 stainless steel were shown.

2

Trwałość eksploatacyjna wierteł pokrytych powłokami wielowarstwowymi Cr/CrN/CrN+Cr2N/Cr (C, N) metodą łukowo-plazmową Arc-PVD

Rozmus M., Bujak J., Kusiński J.

Inżynieria Materiałowa

|

2003

|

R. XXIV, nr 6

562-566

PL

Celem badań była ocena trwałości eksploatacyjnej wierteł pokrytych powłokami wielowarstwowymi Cr/CrN/CrN+Cr2N/Cr(C, N) wytwarzanymi metodą PVD oraz obserwacja zachowania się ostrza podczas obróbki skrawaniem. W pracy przeanalizowano odmienny mechanizm niszczenia powłok jednowarstwowych i wielowarstwowych. Przedmiotem badań była powłoka Cr/CrN/CrN+Cr2N/Cr(C, N) naniesiona metodą łukowo-plazmową Arc-PVD w Instytucie Technologii Eksploatacji w Radomiu, na wiertła kręte ze stali HS6-5-2. Przedstawione w artykule wyniki przeprowadzonych kolejno badań tj.: analiza makroskopowa, badanie twardości powłoki i pomiar modułu sprężystości Young'a, obserwacja struktury powłoki za pomocą transmisyjnego i skaningowego mikroskopu, pomiar grubości warstwy, pomiar adhezji powłok, analiza składu chemicznego i fazowego powłoki oraz badania eksploatacyjne stopnia zużycia wiertła podczas skrawania, pozwoliły stwierdzić, iż stosowanie narzędzi skrawających, w tym przypadku wierteł, pokrytych cienkimi, twardymi warstewkami powoduje wzrost trwałości ostrzy i ograniczenie zużycia w stosunku do narzędzi nie pokrytych.

EN

The aim of this research was to study the tribological behavior of Cr/CrN/CrN+Cr2N/Cr(C, N) coatings prepared by Arc-PVD technique on the HS6-5-2 drills. The coatings have been examined revealing their microstructure: by using of SEM and TEM microscopy and composition: chemical (EDS microanalysis) and phase (XRD). Also microhardness and adhesion have been measured using NHT CSEM hardness tester and scratch tester. The electron energy dispersive (EDS) analysis of coatings showed higher concentration of nitrogen (in the internal coating-zone) and carbon (in the external coating-zone). The X-ray diffractometry showed that coatings are mainly composed of CrN and Cr2N nitrides. The TEM analysis reviled that coating crystallization starts with nanometric Cr2N nitrides coherent with the ferrite matrix grains. The coatings turned out to be susceptible for an improved lifetime of the drills (much better than that of un-coated ones). The paper describes the microstructure and properties of the coatings (chemical and phase composition, microhardness, Young modulus, adhesion), as well as lifetime of the drills.

3

Własności powłok z aluminium i azotku aluminium otrzymanych metodą Arc-PVD.

Mendala B., Swadźba L., Hetmańczyk M., Garczyński M.

Inżynieria Materiałowa

|

2002

|

R. XXIII, nr 5

347-350

PL

Nowoczesne metody PVD pozwalają na otrzymywanie szerokiej gamy powłok ochronnych o zróżnicowanych właściwościach, również o dużej odporności na korozję. Obecnie prowadzone są badania nad otrzymywaniem metodami PVD powłok o wyższej odporności na korozję, protektorujących jednocześnie stale i składających się z faz Al i AlN. W pracy przedstawiono wyniki badań nad otrzymywaniem metodą Arc-PVD powłok aluminiowych i z azotku aluminium na próbkach i łopatkach ze stali martenzytycznej 11H11N2W2MF (E1962), która jest stosowana na łopatki sprężarek silników lotniczych. Dla wytworzonych powłok przeprowadzono badania metalograficzne metodą mikroskopii skaningowej na przełomach oraz określono ich grubość i adhezję do stalowego podłoża. Przeprowadzono badania odporności korozyjnej powłok metodą potencjodynamiczną w 3,5% wodnym roztworze NaCl. Dla wytypowanych powłok wytworzonych na łopatkach sprężarki przeprowadzono badania wytrzymałości zmęczeniowej na wibratorze elektrodynamicznym.

EN

The new PVD methods allow to deposit a wide range of protective coatings with different properties, also corrosion resistant. At present, researches on deposition protective and high corrosion resistant aluminium and aluminium nitride coatings by PVD method are conducted. In this paper the results of investigation on aluminium and aluminium nitride coatings deposition by Arc-PVD method on martensitic E1962 (11H11N2W2MF) stainless steel, which is used on compressor blades in aircraft engines, were presented. The scanning electron microscope microstructure of coatings fracture were shown. The coatings thickness and adhesion were determined. The corrosion resistance laboratory test by potentiodynamic method in 3.5% NaCl solution was performed. The mechanical test using electrodynamic vibrator for first stage compressor blades coated for chosen aluminium and Al/AlN multilayer coatings was performed.

4

Struktura warstw żaroodpornych MeCrAlY+AlSi otrzymywanych metodą Arc-PVD na monokrystalicznym stopie CMSX-4.

Swadźba L., Hetmańczyk M., Mendala B., Saunders S.R.J.

Inżynieria Materiałowa

|

2002

|

R. XXIII, nr 5

390-394

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań nad otrzymywaniem warstw żaroodpornych na żarowytrzymałym stopie niklu metodą Arc-PVD z wykorzystaniem reakcji prowadzących do utworzenia faz międzymetalicznych Ni-Al. Po obróbce cieplnej w temperaturze 1050 stopni Celsjusza w próżni otrzymano warstwy żaroodporne 21% at. Al. i 50 mikrometrów grubości. W następnym etapie osadzano warstwy typu MeCrAlY o zróżnicowanym składzie chemicznym. Pokrycia MeCrAlY otrzymywano z dwóch targetów. Wykazano dobrą zgodność składu chemicznego targetów i pokryć, oraz ich równomierne rozmieszczenie. Następnie powierzchnię pokrywano aluminium metodą Arc-PVD po czym zmieniano parametry procesu tak aby doprowadzić do syntezy pomiędzy NiCoCrAlY i Al z utworzeniem pokrycia którego osnowę stanowiła faza NiAl z wysoką zawartością Co, CrNi oraz Y. Końcowa obróbka cieplna przeprowadzona w temperaturze 1323 stopni Celsjusza w atmosferze ochronnej doprowadziła do ostatecznego uformowania struktury pokrycia. Wykazano możliwość otrzymywania międzymetalicznej warstwy beta-NiAl modyfikowanej innymi pierwiastkami zwłaszcza chromem i itrem. Pokrycia otrzymywano na monokrystalicznym stopie CMSX-4.

EN

Investigations of depositing high temperature resistant coatings on the Ni base superalloys by the Arc-PVD method using exothermic reaction processes between Ni and NiAl intermetallic formation are presented in the article. By the diffusion heating at 1050 degrees centigrade in vacuum, NiAl diffusion coating containing 21% at. Al and 50 micrometers thick were obtained. In the next stage coatings with more complex chemical composition - MeCrAlY were formed. The MeCrAlY coatings were made from two targets. Good correlation between the chemical composition of the targets and a uniform distribution of elements in the coatings was shown. Then the surface was also covered with aluminium by the Arc-PVD method. In the vacuum chamber of the equipment a synthesis reaction between NiCoCrAlY and Al with the formation of NiAl intermetallics of high Co, Cr, Y content was initiated. The final heat treatment of coatings was conducted in vacuum at 1323K. Strong segregation of yttrium into the oxide scale in the specimens heated in the air was shown. It was possible to form NiAl and intermetallics phase coatings modified by Co, Cr and Y by the Arc-PVD method. The coatings were formed on single crystal CMSX-4. The structure, morphology and phase composition of coatings was carried out.

5

Odporność na cykliczne utlenianie pokryć dyfuzyjnych Al-Si naniesionych na stop TiAlCrNb metodą ArcPVD.

Swadźba L., Maciejny A., Mendala B., Moskal G., Jarczyk G.

Inżynieria Materiałowa

|

2002

|

R. XXIII, nr 5

395-400

PL

Jednym z najważniejszych materiałów inżynierskich, mogących zastąpić nadstopy na bazie niklu w zastosowaniach lotniczych, są stopy na osnowie fazy międzymetalicznej gamma-(TiAl). Stopy te jednak wykazują silną skłonność do wytwarzania w warunkach utleniania raczej zgorzeliny rutylowej, niż ochronnej warstewki Al2O3. Wraz ze zmniejszeniem zawartości aluminium w stopie spada również jego odporność na utlenianie. Artykuł ten przedstawia wyniki badań odporności na utlenianie cykliczne stopu gamma-(TiAl) bez pokrycia, jak i z dyfuzyjnym pokryciem Al-Si. Pokrycie ochronne zostało osadzone metodą ArcPVD w dwóch etapach. Pierwszy z nich polegał na wytworzeniu warstwy AlSi. W drugim etapie zrealizowano proces wytworzenia pokrycia dyfuzyjnego TiAlSi w komorze próżniowej. Po osadzeniu pokrycia wykonano również obróbkę cieplną, polegającą na ujednorodnieniu w temperaturze 950 stopni Celsjusza przez 2 godziny. Próbę cyklicznego utleniania wykonano w 950 stopniach Celsjusza. Całkowita liczba cykli wynosiła 2400, pomiaru masy próbek dokonywano po każdych 100 cyklach. Dokonano uzyskanych wyników. Zrealizowano badania składu chemicznego, morfologii i rozkładu pierwiastków stopowych przy użyciu technik EDX, XRD i SEM zarówno w pokryciu Al-Si jak i w warstwie utlenionej.

EN

One of the candidates to replace superalloys in some engine applications is gamma-(TiAl) which is characterized by a density almost half of that for superalloys. Titanium aluminides exhibit a strong TiO2 forming tendency rather than formation of the protective Al2O3 at high temperatures. The oxidation resistance is further reduced with decreasing Al content. The article presents research results of cyclic oxidation of gamma-(TiAl) alloy with Al-Si coatings and without coatings. Protective coatings were deposited by Arc-PVD method in two steps. In the first one the AlSi layer was deposited. In the second step the temperature of samples in vacuum chamber was increased and diffusion TiAlSi coating was formed. After coating deposition the heat treatment of samples in vacuum was made. The temperature of heat treatment was 950 degrees centigrade and the time 2 hours. At temperature of 950 degrees centigrade cyclic oxidation tests were carried out. The time of reaching the temperature and cooling was 5 minutes. Mass changes of the specimens were recorded every 100 cycles. The total number of cycles amounted to 2400. Phase composition, morphology and the distribution of elements were defined by EDX, XRD and SEM in AlSi layers as well as in the scale.

6

Mechaniczne i optyczne właściwości dekoracyjnych warstw azotków i węglikoazotków tytanu wytwarzanych metodą Arc-PVD.

Kula P., Januszewicz B.

Inżynieria Materiałowa

|

2002

|

R. XXIII, nr 5

698-706

PL

W niniejszej pracy przedstawiono wyniki badań właściwości mechanicznych oraz optycznych twardych warstw, o charakterze dekoracyjnym, węglików i węglikoazotków tytanu nanoszonych na podłoża stalowe metodą Arc-PVD. Przedstawiono także wyniki prób wykorzystania skanera komputerowego jako urządzenia do szybkiego jakościowego badania właściwości barwnych wytworzonych powłok.

EN

The results of researches on mechanical and optical properties of hard, decorative titanium nitride and carbonitride layers deposited onto steel substrates by means of Arc-PVD method are shown in this paper. The results of an attempt of scanner use as a device for quick, qualitative measurement of colour properties of deposited layers are also presented in this paper.

7

Podstawy technologii wytwarzania warstw na bazie Al oraz AlN metodą Arc-PVD odpornych na korozję

Mendala B., Swadźba L., Hetmańczyk M.

Problemy Eksploatacji

|

2000

|

nr 2

221-228

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań nad otrzymywaniem powłok aluminiowych i z azotku aluminium metodą Arc-PVD. Powłoki aluminiowe charakteryzują się wysoką odpornością na korozję i anodowym charakterem względem stalowego podłoża. Z tego też powodu są potencjalnymi powłokami do ochrony protektorowej elementów konstrukcyjnych wykonanych ze stali jako zamienniki galwanicznych powłok kadmowych. Badania prowadzono na próbkach wykonanych z martenzytycznej stali 11H11N2W2MF (EI962). Dobierano parametry procesu osadzania powłok Al oraz AIN. Przeprowadzono badania składu chemicznego powłok oraz rentgenowską analizę fazową z powierzchni powłok AIN.

EN

In this paper the results of investigation of aluminium and aluminium nitride coatings obtained by Arc-PVD method on EI962 martenstic steel were presented. The coatings on the aluminium base type Al and AIN were produced and used in the tests. The aluminium base coatings are corrosion resistant in many environments and are anodic in comparison with most of steel. For this reason these coatings are predicted as replacement of cadmium galvanic coatings. The main parameters of Arc-PVD processes during Al and AIN coatings deposition were given. The ohase analyse and chemical composition of obtained coatings were shown. The AIN+Al multiphase structure was characteristic for the AIN type coatings. The microstructure of AIN coatings were presented, very good adhesion for AIN coating to steel substrate was found.

8

Dyfuzyjne pokrycia MeCrAl+Al otrzymywane metodą Arc-PVD na żarowytrzymałych stopach niklu

Swadźba L., Maciejny A., Hetmańczyk M., Mendala B., Pucka G., Szala J.

Problemy Eksploatacji

|

2000

|

nr 2

379-386

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań nad otrzymywaniem żaroodpornych pokryć na stopach niklu metodą Arc-PVD z wykorzystaniem reakcji egzotermicznej pomiędzy niklem oraz Al z utworzeniem faz międzymetalicznych Ni-Al. Po obróbce cieplnej polegającej na wygrzewaniu w temperaturze 1050°C NiAl pokrycia zawierały 21% at. Al i miały grubość 50 fam. W kolejnym etapie wytwarzano pokrycia o bardziej złożonym składzie chemicznym - NiCoCrAlY. Pokrycia NiCoCrAlY były otrzymywane z dwóch targetów i wykazywały dobrą zgodność składu chemicznego ze składem chemicznym pokrycia oraz równomierne rozmieszczenie pierwiastków. Po naniesieniu pokrycia NiCoCrAlY na powierzchnię nanoszono aluminium metodą Arc-PVD po czym przez zmianę parametrów pokrywania wywoływano reakcję syntezy egzotermicznej pomiędzy NiCoCrAlY a Al z wytworzeniem fazy NiAl zawierającej Co, Cr, Y. Wykazano silną segregację itru w warstwie, w przypadku gdy końcowa obróbka cieplna przeprowadzona była w atmosferze powietrza. Wykazano możliwość otrzymywania metodą PVD faz międzymetalicznych, zwłaszcza NiAl modyfikowanych Co, Cr oraz Y. Pokrycia wytwarzano na żarowytrzymałym stopie niklu ŻS6K. Wykonano próby pokrywania łopatek turbiny.

EN

Investigations of obtaining high temperature coatings on the Ni base superalloys by the Arc-PVD method, using exothermic reaction processes between Ni and Al with NiAl intermetallic formation are presented in the article. By the diffusion heating at 1050°C NiAl high temperature diffusion coating containing 21% at. Al and 50 |um thick was obtained. In the next stage coatings with more complex chemical composition - NiCoCrAlY were formed. The NiCoCrAlY coatings were made of two targets good consistence between the chemical composition of the targets of the coatings and an uniform distribution of elements in the coatings were shown. Then the surface was covered with aluminium also by the Arc-PVD method. In the vacuum chamber of the equipment a synthesis reaction between NiCoCrAlY and Al with the formation of NiAl inter-metallics of high Co, Cr, Y content was initiated. The final heat treatment of coatings was conducted in the air and vacuum at 1050°C. The strong segregation of yttrium in to the oxide scale in the specimens heated in the air was shown. It was possible to obtain NiAl intermetallics phase coatings modified by Co, Cr and Y by the Arc-PVD method. The coatings were conducted on cast Ni base superalloy ZS6K.

9

Otrzymywanie i własności powłok z azotku chromu na stalach martenzytycznych.

Mendala B., Swadźba L., Hetmańczyk M.

Inżynieria Materiałowa

|

1999

|

R. XX, nr 5

314-317

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.