Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

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

Fryska S., Baranowska J.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 1

20--24

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%.

2

Odporność tribokorozyjna powłok ze stali austenitycznej stabilizowanej azotem

Fryska S., Baranowska J.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 5

281--285

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań odporności korozyjnej i tribokorozyjnej powłok z fazy S naniesionych na stal austenityczną. Faza S jest to rozszerzony austenit (expanded austenite) stabilizowany azotem (lub węglem). Odporność korozyjną i tribokorozyjną wytworzonych powłok porównano z nieobrobioną stalą austenityczną. Powłoki zostały wykonane metodą reaktywnego rozpylania magnetronowego przy różnych parametrach technologicznych procesu. Zmiennymi parametrami procesu były temperatura podłoża (w zakresie 25÷400°C) oraz proporcja gazów roboczych: argonu i azotu (15÷50% obj. azotu). Dla wszystkich powłok określono budowę fazową (metodą dyfrakcji rentgenowskiej — XRD) oraz ich morfologię (metodą skaningowej mikroskopii elektronowej — SEM). Zawartość azotu w powłokach określono metodą mikroanalizy rentgenowskiej — WDS (wzorzec CrN), a rozmieszczenie azotu na przekroju poprzecznym powłok określono metodą jarzeniowej spektroskopii emisyjnej (GDOES). Badania zużycia korozyjnego (bez jednoczesnego zużycia tribologicznego) oraz zużycia tribokorozyjnego (z jednoczesnym zużyciem tribologicznym) przeprowadzono w środowisku wodnym zawierającym chlorki. Badania te obejmowały pomiary w warunkach otwartego, stacjonarnego i zmiennego (dynamicznego) potencjału elektrochemicznego. Tak kompleksowe pomiary pozwoliły na określenie zużycia tribokorozyjnego powłok z fazy S naniesionych na stal austenityczną. Stwierdzono, że najlepszą odporność tribokorozyjną uzyskano dla powłok osadzanych w atmosferze zawierającej 50% azotu. W zależności od parametrów procesu osadzania uzyskano zmniejszenie ogólnego zużycia tribokorozyjnego stali austenitycznej nawet o 85%.

EN

The paper presents results of investigation of corrosion and tribocorrosion resistance of nitrogen stabilized stainless steel coatings, so-colled S phase coatings. Corrosion and tribocorrosion resistance of coatings was compared to uncoated stainless steel. S phase coatings was obtained by reactive magnetron sputtering in various processes parameters. During the process substrate temperature (in a range 25÷400°C) and amount of nitrogen in the reactive atmosphere (in a range 15÷50% vol.) was changed. The phase composition of coatings was evaluated using X-ray diffraction (XRD). Morphology of coatings was investigated by scanning electron microscopy (SEM). Nitrogen content in coatings was investigated by X-ray microanalysis (WDS, standard CrN) and nitrogen distribution on the cross section of coatings was investigated by glow discharge optical emission spectroscopy (GDOES). Corrosion (without tribological wear) and tribocorrosion wear (with tribological wear) was carried out with a 3% of NaCl water solution under open, stationary and dynamic electrochemical potential. Such complex measurements allowed to determine the tribocorrosion wear of S phase coatings deposited on stainless steel substrates. It was found that the best tribocorrosion resistance was occurred for coatings deposited with amount of 50% vol. of nitrogen in reactive atmosphere. Depending on deposition parameters of coatings over 85% of total mass loss during tribocorrosion wear for coated stainless steel was observed.

3

Charakterystyka właściwości mechanicznych powłok z austenitu stabilizowanego węglem

Fryska S., Giza P., Baranowska J.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 6

396--400

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości mechanicznych powłok z fazy S wytworzonych podczas reaktywnego rozpylania magnetronowego stali austenitycznej w atmosferze zawierającej metan w zmiennej proporcji do argonu. Wyznaczono podstawowe charakterystyki właściwości mechanicznych, takich jak twardość i moduł Younga, oraz zbadano przyczepność powłok i ich właściwości tribologiczne. Stwierdzono, że w efekcie reaktywnego rozpylania magnetronowego targetu ze stali austenitycznej w atmosferze z dodatkiem metanu jest możliwe uzyskanie twardych powłok (8÷12 GPa) odpornych na zużycie przez tarcie. Badania wykazały, że ze wzrostem zawartości węgla obserwuje się zwiększenie twardości powłok, natomiast zużycie tribologiczne zależy od jego zawartości tylko w małym stopniu. Obserwuje się niewielkie zmniejszenie współczynnika tarcia z zawartością węgla. Powłoki cechuje dobra przyczepność do podłoża, tym lepsza im większa jest zawartość węgla w powłokach.

EN

The paper presents the results of studies on mechanical properties of the S-phase coatings obtained by reactive magnetron sputtering of austenitic steel in an atmosphere containing methane in a variable proportion to argon. The basic characteristics of mechanical properties such as hardness and Young’s modulus as well as tribological characteristics were determined. Moreover, the adhesion of coatings was examined by scratch tests. It has been found that as a result of the reactive magnetron sputtering of the target made of austenitic steel in an atmosphere containing methane is possible to obtain hard (8÷12 GPa) and wear resistant coatings. Studies have shown that hardness of the coatings increases with an increase of carbon content, but the wear rate depends on the carbon contents only to a small extent. The slight decrease in the friction coefficient with the carbon content is observed. No changes were observed wear rate of the coatings. The coatings have good adhesion to the substrate, the better the higher is the carbon content in the coatings.