The article discusses the future of the production of protective coatings based on the hot-dip galvanizing of iron-carbon alloys, such as steel or cast iron. Currently exploited zinc deposits will be exhausted in the next two decades and it will be necessary to start the exploitation of new deposits in order to maintain the supply or quantity of Zn on the global market. In both cases, it will be related to the increasing cost of zinc on world markets. Zinc-based protective coatings (one of the best corrosion protection methods) constitute almost 50% of the world’s zinc consumption. Economic issues with the constant increase in the price of Zn will force the change or modification of hot-dip galvanizing technology. The article presents data on the production, consumption and development of zinc prices on the global market. Possible directions are presented which producers of zinc coatings will have to follow in order to maintain sales markets, such as the modification of chemical compositions of protective alloys which could be an alternative to pure zinc coatings and the possibility of limiting zinc consumption based on the influence of the surface of galvanized elements, i.e. its metal matrix, and surface roughness.
Chromium low alloyed steel substrate was subjected to aluminizing by hot dipping in pure aluminium and Al-Si eutectic alloy at 750°C and 650°C respectively, for dipping time up to 45 minutes. The coated samples were subjected for investigation using an optical microscope, scanning electron microscopy (SEM), Energy-dispersive X-ray analyzer (EDX) and X-ray diffraction (XRD) technique. Cyclic thermal oxidation test was carried out at 500°C for 72 hours to study the oxidation behaviour of hot-dipped aluminized steel. Electrochemical corrosion behavior was conducted in 3wt. %NaCl aqueous solution at room temperature. The cyclic thermal oxidation resistance was highly improved for both coating systems because of the formation of a thin protective oxide film in the outermost coating layer. The gain in weight was decreased by 24 times. The corrosion rate was decreased from 0.11 mmpy for uncoated specimen to be 2.9 x10-3 mmpy for Aluminum coated steel and 5.7x 10-3 mmpy for Al-Si eutectic coated specimens. The presence of silicon in hot dipping molten bath inhabit the growth of coating intermetallic layers, decrease the total coating thickness and change the interface boundaries from tongue like shape to be more regular with flatter interface. Two distinct coating layers were observed after hot dipping aluminizing in Al bath, while three distinct layers were observed after hot dipping in Al-Si molten bath.
In the production of car exhaust system parts, for protection against corrosion and high-temperature oxidation, alumina and AlSi alloy hot-dip coatings are currently especially effective. The authors of this study are conducting investigations into the application of AlSi alloys made by the traditional casting technology to the fabrication of AlSi PVD coatings by the magnetron sputtering method. For the purposes of the present study, three discs of AlSi alloys were subjected to magnetron sputtering. The assessment of the wear of the discs was made by microscopic observations, by mapping the geometric features and roughness of the disc surface with a profilometer, and by making the statistical analysis of the results by the bootstrap method. A similar degree of wear of discs made of all the examined alloys, expressed as the depth of losses, was shown. It was also fund that the surface of discs of alloys with a higher silicon content was characterized by a lower roughness compared to the AlSi7 alloys. The wear rate of discs in the PVD process was estimated at approx. 150 μm/h.
PL
W produkcji detali układów wydechowych w celu ich ochrony przed korozją i przed wysokotemperaturowym utlenianiem szczególnie skuteczne są ogniowe powłoki aluminiowe i ze stopów AlSi. Autorzy pracy prowadzą badania nad aplikacją stopów AlSi wykonanych tradycyjną technologią odlewania, do wytwarzania powłok PVD metodą magnetronowego rozpylania. Na potrzeby niniejszej pracy rozpylaniu magnetronowemu poddano trzy tarcze ze stopów AlSi. Oceny zużycia tarcz dokonano w obserwacjach mikroskopowych, poprzez odwzorowanie profilometrem geometrycznych cech powierzchni tarcz i chropowatości oraz analizie statystycznej wyników metodą bootstrap. Wykazano podobny stopień zużycia tarcz ze wszystkich stopów wyrażony głębokością ubytków oraz że powierzchnia tarcz ze stopów z większym stężeniem krzemu cechowała mniejsza chropowatość w porównaniu do stopy AlSi7. Szybkość zużycia tarcz w procesie PVD oceniono na ok. 150 μm/h.
W artykule przedstawiono metodę wytwarzania warstwy aluminiowanej na magnezie. Proces aluminiowania przeprowadzono z zastosowaniem past na bazie proszku aluminium w temperaturze 450 [stopni]C w piecu próżniowym. W wyniku tego procesu uzyskano równomierne pokrycie powierzchni magnezu warstwą aluminiowaną o grubości 120-150 pm. Mikrostrukturę otrzymanej warstwy badano za pomocą mikroskopu optycznego oraz elektronowego mikroskopu skaningowego. Analizę składu chemicznego faz w warstwie aluminiowanej wykonano na mikroanalizatorze rentgenowskim. Wyniki badań wskazują, że uzyskana warstwa o strukturze eutektycznej składa się z fazy międzymetalicznej Mgl7All2 oraz roztworu stałego aluminium w magnezie. Pomiędzy warstwą o strukturze eutektycznej a magnezem występuje strefa roztworu stałego aluminium w magnezie. Wykonano pomiary mikrotwardości warstwy aluminiowanej. Twardość warstwy zawierała się w zakresie 183-201 HV0,1 i była około pięciokrotnie wyższa w porównaniu do twardości podłoża.
EN
The paper presents the method of producing an aluminized layer on magnesium. The process of the aluminizing treatment was realized with the use of aluminium paste in vacuum furnace. The aluminized layer formed on magnesium substrate had a thickness 120-150 pm and was uniformly distributed. The microstructure of the aluminized coating was investigated by optical microscopy and scanning electron microscopy. The chemical composition of the phases was determined by the electron microprobe analysis. The results indicate that the obtained aluminized layer shows a eutectic structure and consists of Mgl7All2 intermetallic compound and the solid solution of aluminium in magnesium. Zone of solid solution of aluminium in magnesium occurs as a transient region between layer of eutectic structure and magnesium. Microhardness test was carried out. The hardness of the layer was within the range 183-201 HV0.1 and was about 5-times higher than the hardness of the magnesium substrate.
Celem pracy było opracowanie warunków procesu nisko i wysokoaktywnego aluminiowania nadstopu niklu René77 z zastosowaniem metody chemicznego osadzania z fazy gazowej. Wytworzono dyfuzyjne warstwy żaroodporne na osnowie aluminidków niklu. Określono wpływ czasu procesu prowadzonego w temperaturze 1050°C na głębokość wytworzonych warstw. Celem zwiększenia grubości warstwy ochronnej zastosowano dodatkowe wyżarzanie po procesie wysokoaktywnym. Wykonano badania odporności na utlenianie wytworzonych warstw oraz analizę składu fazowego warstwy. Stwierdzono, że wytworzone warstwy aluminidkowe zwiększają odporność na utlenianie podłoża – stopu René 77.
EN
The aim of the study was development of aluminizing process of the René 77 superalloy by the CVD method. Heat resistant diffusion layers based on nickel aluminides were produced. The influence of time of CVD process carried out at 1050°C on the thickness of the coatings was determined. Additional annealing was also applied after high activity process to increase the thickness of the protective coating. Phase composition of the aluminide coatings was examined. On the basis of the oxidation tests results it was found that applied coatings improved oxidation resistance of René 77 superalloy.
W artykule przedstawiono nową technologię obróbki cieplno-chemicznej w aktywnym złożu fluidalnym AluTermoFluidŽ. Opracowano nowatorskie rozwiązania technologiczno-techniczne pozwalające na powierzchniowe umacnianie oraz podwyższenie trwałości materiałów metalowych. W pracy zaprezentowano główne techniczne zalety tej metody oraz wstępne wyniki badań warstw aluminidkowych wytworzonych w złożu fluidalnym na nadstopie niklu Inconelu 713C oraz na stali 316L. Przedstawiono wyniki pomiarów twardości, strukturę oraz skład fazowy otrzymanych warstw.
EN
The paper shows new technology of thermochemical treatment in active fluid bed AluTermoFluidŽ. Innovative production and technological solutions were developed, which allow the surface hardening and the increase of durability of metallic materials. The article presents main technological advantages of this method and preliminary examination results of aluminized layers manufactured in fluid bed on nickel superalloy Inconel 713C base and on steel 316L base. There are shown the results of hardness tests, structures and phase composition of acquired layers.
Żaroodporne warstwy aluminidkowe wytworzono na podłożu z nadstopów niklu: In100 i Mar-M247 w procesie niskoaktywnym CVD. Stabilność mikrostruktury i żaroodporność warstw określono w próbie utleniania. Analizowano zmiany składu fazowego i morfologii składników mikrostruktury wytworzonych warstw aluminidkowych w zależności od czasu utleniania. Stwierdzono, że skład fazowy utworzonej warstwy tlenkowej zależy od składu chemicznego podłoża - nadstopu. W początkowym stadium utleniania warstwy aluminidkowej na podłożu nadstopu In100 oprócz cienkiej warstwy Al2O3 obserwowano małą zawartość tlenku TiO2. Na powierzchni warstwy aluminidkowej na podłożu nadstopu Mar-M247 utworzył się dodatkowo tlenek wewnętrzny HfO2. Jednocześnie stwierdzono, że średnia zawartość aluminium w ziarnach fazy NiAl zmniejszyła się znacznie (o 14÷18% at.) z powodu dużej prędkości dyfuzji aluminium do powierzchni potrzebnej na utworzenie warstwy tlenkowej. Zawartość aluminium w warstwie aluminidkowej z czasem utleniania zmniejsza się w małym stopniu. Jest to spowodowane dobrą stabilnością cieplną i właściwościami ochronnymi warstwy tlenkowej Al2O3. Warstwy aluminidkowe wytworzone na podłożu In100 i Mar-M247 w niskoaktywnym procesie charakteryzowały się dużą stabilnością mikrostruktury w temperaturze 1100°C warunkach utleniania.
EN
Heat resistant aluminide coatings were synthesized on nickel based superalloys In100 and Mar-M247 by a low activity CVD process. Thermal stability and heat resistance of the coating were determined by oxidation tests. Changes of phase composition and morphology of microstructure components of aluminide coatings up to the time of oxidation were determined. It was established that chemical composition of the material substrate influences on the phase composition of oxides layer formed on its surface. The oxides formed on the surface of the coating deposited on In100 after 110h oxidization consisted of Al2O3 with small amount of TiO2. On the surface of Mar-M247 alloy besides of Al2O3 layer the internal oxides of HfO2 were observed. The average content of aluminum in the NiAl phase decreased considerably (by 14÷18 at. %), because of high velocity of aluminum to the surface necessary to form of alumina. Aluminum content in the aluminide layer decreased slightly with the prolongation oxidation time. This is due to good thermal stability and protection properties of alumina layer Al2O3. It was established that aluminide coatings obtained on In100 and Mar-M247 by the low activity CVD process characterized high microstructure stability at the temperature of 1100°C.
Przedstawiono wyniki wstępnych badań nasycania dyfuzyjnego próbek tytanu technicznego typu Grade 2 w proszkach, w piecu z tzw. otwartą retortą. Celem badań było wytworzenie warstw o podwyższonej twardości w stosunku do podłoża tytanowego w zastosowaniu do celów przemysłowych i medycznych. Próbki nasycano dyfuzyjnie wanadem, aluminium, chromem lub krzemem. Mieszaniny proszkowe zawierały 60% żelazostopu metalu nasycającego, 39,5% kaolinu i 0,5% chlorku amonu. Procesy przeprowadzono w temperaturze 950 0C, 1000 0C i 1050 0C w ciągu 2, 4 i 6 h. W zależności od rodzaju metalu nasycającego i warunków procesu wytworzono warstwy o grubości od 50 žm do 500 žm i twardości od 350 HV0,05do 1900 HV0,05 przy twardości tytanu bez warstwy 200 HV0,05.
EN
Results of preliminary research on diffusion saturation of Grade 2 type technical titanium by pack cementation method in the furnace with an open retort are presented. The aim of the research was to produce layers of increased hardness against the titanium groundmass for industrial and medical applications. The samples were saturated by diffusion with vanadium, aluminum, chromium or silicon. Powder mixtures contained 60 per cent of ferroalloys of saturating metal, 39,5 per cent of kaolin and 0,5 per cent of ammonium chloride. The processes were conducted at 950 0C, 1000 0C and 1050 0C within 2, 4 and 6 hours. Depending on the saturating metal and conditions of the process thicknesses of produced layers have been ranged from 350 HV0,05 to 1900 HV0,05 and the hardness of titanium without the layer has been approximately 200 HV0,05.
Prowadzono badania oceny wpływu żaroodpornej warstwy aluminidkowej uzyskanej w niskoaktywnym procesie aluminiowania CVD na żarowytrzymałość nadstopu niklu Rene77. Opracowano warunki procesu aluminiowania i wytworzono warstwę aluminidkową o głębokości ok. 20 um i 35 um. Wykonano badania odporności warstwy na utlenianie izotermiczne w temperaturze 982°C (1800 F), czas wygrzewania - 1000 h. Prowadzono próby przyspieszonego pełzania w temperaturze 982°C (1800 F) przy naprężeniu 151,7 MPa (przed i po aluminiowaniu). Wykonano analizy składu chemicznego i fazowego warstwy na powierzchni po procesie aluminiowania. Stwierdzono, że wytworzona warstwa zwiększa odporność na utlenienie podłoża - Rene77 przy zachowaniu jego właściwości mechanicznych.
EN
The influence of aluminide coating developed on Rene77 superalloy in low activity CVD process on oxidation resistance and mechanical properties of the alloy was examined. After selection of process parameters aluminide coatings with the depth of 20 and 35 um were formed. The oxidation tests were carried out at 982°C (1800 F) for 1000 h. Stress rupture tests at 982°C (1800 F) were accomplished at the stress level of 151.7 MPa for the alloy before and after aluminizing. Chemical and phase composition on the surface of the aluminide coating was examined. It was found that applied coating improved oxidation resistance of Rene77 superalloy without deterioration of mechanical properties.
The influence of the CVD aluminizing of the Rene 77 superalloy carried out before and after solution treatment on the microstructure of the aluminide coating and alloy properties was studied. Depth of the diffusion type aluminide layer obtained in aluminizing process (1050°C/8 h) was about 35 um. In both cases ageing at 760°C for 4 hours was conducted in the last stage of treatment. Chemical composition and microstructure of aluminide coatings were characterized. Cyclic oxidation tests at 1100°C were performed in total time of 500 h and the creep rupture tests were carried out at 982°C for two stress levels: 124.0 and 151.7 MPa. It was found that the alloy aluminized after solution treatment exhibits better resistance to high temperature oxidation and higher creep properties comparing to the alloy aluminized before heat treatment.
PL
Prowadzono badania wpływu aluminiowania metodą CVD stopu Rene 77, wykonanego przed i po procesie przesycania, na mikrostrukturę warstwy aluminidkowej i właściwości stopu. Przyjęto schemat procesu aluminiowania i wytworzono warstwę aluminidkową o głębokości 35 um. Starzenie przeprowadzono po zakończeniu obróbki cieplno-chemicznej dla obydwu wariantów. Scharakteryzowano skład chemiczny oraz mikrostrukturę warstw aluminidkowych. Dla obu wykonanych wariantów obróbki cieplno-chemicznej przeprowadzono próbę utleniania cyklicznego w temperaturze 1100°C w łącznym czasie 500 h oraz próbę przyspieszonego pełzania w temperaturze 982°C dla dwóch poziomów naprężenia: 124,0 MPa i 151,7 MPa. Stwierdzono, że przeprowadzenie procesu aluminiowania po procesie przesycania pozwala na uzyskanie większej odporności na utlenianie stopu oraz lepszych właściwości w warunkach pełzania w porównaniu ze stopem aluminiowanym przed przesycaniem.
Przedstawiono wyniki badań aluminiowania dyfuzyjnego próbek tytanu technicznego gatunku Grade 2 cieplno-chemiczną metodą kontaktowo-gazową w piecu z tzw. otwartą retortą. Celem badań było wytworzenie warstw o podwyższonej twardości i odporności na korozję w stosunku do tytanowego podłoża w zastosowaniu do celów przemysłowych i medycznych. Mieszanina proszkowa do aluminiowania zawierała 60% sproszkowanego aluminium, 39,5% kaolinu i 0,5% chlorku amonu. Procesy wytwarzania warstw przeprowadzono w temperaturze 950°C, 1000°C i 1050°C w ciągu 2, 4 i 6 godzin. W zależności od warunków procesu wytworzono warstwy aluminiowane o grubości od 50 do 170 um zbudowane z faz międzymetalicznych i roztworu aluminium w tytanie. Zawartość aluminium przy powierzchni wynosiła maksymalnie 60%, a twardość 700 HV0,05 przy twardości tytanowego podłoża w wysokości 200 HV0,05. Zbadano również odporność aluminiowanego tytanu na działanie płynu Ringera w temperaturze 37°C w porównaniu z tytanem bez warstwy.
EN
There have been presented results of the research on of diffusion aluminizing of Grade 2 technical titanium samples by thermochemical gas-contact method in the furnace with the so called open retort. The aim of the research was the production of layers of increased hardness and resistance to corrosion in relation with the titanium subsurface, applied for industrial and medical objectives. Powder mixture for aluminizing consisted of 60% powdered aluminum, 39.5% kaolin and 0.5% ammonium chloride. The processes of layer production were conducted at the temperature of 950°C, 1000°C and 1050°C within 2, 4, and 6 hours. Depending on conditions of the process there have been produced aluminum layers of 50 to 170 um thickness built of intermetallic phases and aluminum solution in titanium. The content of aluminum at the surface amounted to maximum 60%, the hardness 700 HV0.05 at the hardness of titanium subsurface being 200 HV0.05. The resistance of aluminized titanium to Ringer liquid at the temperature of 37°C in comparison with the titanium without layer was also studied.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule omówiono warstwy aluminidkowe wytworzone na żarowytrzymałym stopie kobaltu MAR-M 509 w procesie chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD). Aluminiowanie prowadzono w temperaturze 760 i 1050°C, Atmosferę nasycającą stanowił chlorek aluminium A1C13. Efekty aluminiowania zweryfikowano w badaniach mikroskopowych (mikrostruktura i głębokość warstwy) oraz na podstawie mikroanalizy składu chemicznego na powierzchni i przekroju warstwy naniesionej na podłoże stopu MAR-M 509. Określono głębokość stref wytworzonej warstwy oraz ich skład chemiczny. Stwierdzono, że efektywność procesu CVD wytwarzania warstwy na podłożu nadstopu MAR-M 509 jest większa w temperaturze 1050°C. W tej temperaturze uzyskano równomiernie rozłożoną warstwę głębokości około 22 um.
EN
The aluminide coatings were formed on a heat resisting cobalt base superalloy MAR-M 509 in a chemical vapour deposition process CVD. The aluminium vapour deposition process was conducted at the temperature of 760°C during 4 h and 1050°C/8 h. The aluminium chloride A1C13 was used as a saturated atmosphere. The effect of aluminizing process was examined in the microscopic investigations (microstructure and the depth of the coating) and microanalysis of chemical ˇö composition on the surface and the cross sections of the samples. The depth of the layer zones and M the chemical composition of the areas were determined. Principally, it was taken into account the contamination of aluminium and cobalt in the surface layer of the coating. It was proved that m higher temperature of the CVD process results in incensement the effectiveness of the coating m formation on the superalloy MAR-M 509. The uniformly distributed coating was obtained with m thickness of 22 um.
Badania procesu dyfuzyjnego aluminiowania różnych stopów żelaza (stal 45, 1H17, Cr20Al5 i Fe -armco) w stopowym proszku samorozpadowym uzyskanym z samorzutnego rozpadu wysokoaluminiowego żeliwa opisano w prezentowanej pracy. Celem badań było stwierdzenie możliwości zastoswania takiego proszku do celów dyfuzyjnego aluminiowania stali. Badania wykazały, że w odpowiednich warunkach powstaja warstwy wzbogacone w aluminium, tworzące nadstruktury FeAl i Fe3Al. Celem takiejobróbki cieplno - chemicznej jest połączenie własności mechanicznych i antykorozyjnych.
EN
An aluminizing process of different iron alloys (C 45 steel, 1H17 steel, Cr20Al15 (kanthal) and Fe -armco) with application of self - decomposition powder was carried out. The object of study were diffusion layers deposited on steels. Investigation shows that applied conditions of treatment were suitable to form layers enriched witch aluminium. The surface layers consist of FeAl and Fe3Al superlattice. The thermo - chemical process was applied to improve mechanical and corrosion properties.
In the article the investigation results of obtaining and properties of the heat-resisting MeCrAlX coatings are presented. The coatings were formed on nickel. In the first stage the CoCr coatings were obtained by the Arc-PVD method (cathodic vacuum arc evaporation). Basic parameters of coatings formation were determined. High efficiency of the Arc-PVD method in the deposition from one or two sources of the complex chemical composition are shown. Relationships between the chemical composition of targets and the chemical composition of the coatings obtained by the Arc-PVD method were determined. Targets with the content of 70 wt. % Co and 30 wt. % Cr. The basic deposition parameters were determined. In the second stage coatings underwent the diffusion chromoaluminizing process. Combining the PVD and diffusion processes allowed to eliminate the substrate detrimental elements: Mo, W and Ti lowering oxidation and 'hot corrosion' resistance from the coatings.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.