Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Humidity Migration in Surface Layers of Sand Moulds During Processes of Penetration and Drying of Protective Coatings

Jamrozowicz Łukasz, Zych Jerzy

Archives of Foundry Engineering

|

2022

|

Vol. 22, iss. 4

72--78

EN

The results of investigations of humidity migration in near surface layers of sand mould during processes of penetration and drying of protective coatings are presented in the hereby paper. The process of the humidity exchanging between surroundings and moulding sands as porous materials, is widely described in the introduction. In addition, the humidity flow through porous materials, with dividing this process into stages in dependence of the humidity movement mechanism, is presented. Next the desorption process, it means the humidity removal from porous materials, was described. Elements of the drying process intensity as well as the water transport mechanisms at natural and artificial drying were explained. The innovative research stands for measuring resistance changes of porous media due to humidity migrations was applied in investigations. Aqueous zirconium coatings of two apparent viscosities 10s and 30s were used. Viscosity was determined by means of the Ford cup of a mesh clearance of 4mm. Coatings were deposited on cores made of the moulding sand containing sand matrix, of a mean grain size dL = 0.25 mm, and phenol-formaldehyde resin. Pairs of electrodes were placed in the core at depths: 2, 3, 4, 5, 8, 12 and 16 mm. Resistance measurements were performed in a continuous way. The course of the humidity migration process in the core surface layer after covering it by protective coating was determined during investigations. Investigations were performed in the room where the air temperature was: T = 22oC but the air humidity was not controlled, as well as in the climatic chamber where the air temperature was: T =35oC and humidity: H = 45%. During the research, it was shown that the process of penetration (sorption) of moisture into the moulding sand is a gradual process and that the moisture penetrates at least 16 mm into the sand. In the case of the drying (desorption) process, moisture from the near-surface layers of the moulding sand dries out much faster than moisture that has penetrated deeper into the sand.

2

Microstructure and electrochemical properties of the vanadium alloys after low-temperature nitrogen plasma treatment

Duriagina Z. A., Ryzhak D. D., Kulyk V. V., Tepla T. L., Lemishka I. A., Bohun L. I .

Archives of Materials Science and Engineering

|

2020

|

Vol. 102, nr 1

5--12

EN

Purpose: The proposed research aims to determine the expediency of surface treatment of vanadium alloys of V-Cr and V-Ti systems due to irradiation of their surfaces with low- temperature nitrogen plasma using plasma torch NO-01. Design/methodology/approach: The investigation of microstructure and X-ray fluorescence analysis (XRF) of the samples were performed using an electron microscope TESCAN Vega3. The microhardness (Vickers hardness) of the samples was measured before and after surface treatment. The study of corrosive properties of the surface layers was performed by an electrochemical impedance spectroscopy (EIS) method. Corrosion damages were identified using impedance dependences. Findings: The microstructure of the surface layers of the V-8Ti, V-15Cr, and V-35Cr alloys in the initial state and after plasma treatment have been investigated. The chemical composition of the surface layers is determined and comparative measurements of the microhardness of these alloys are carried out. Corrosion-electrochemical properties (corrosion potentials, electrochemical impedance spectroscopy and constructed potential-dynamic polarization curves) of investigated alloys after treatment with nitrogen plasma are evaluated. Research limitations/implications: The results obtained using laboratory samples should be checked at the conditions of power equipment operation. Practical implications: This treatment has advantages over other methods of surface engineering since it provides strong surface plastic deformation and the possibility of formation of secondary phases resulting in increases in surface hardness and corrosion resistance. Originality/value: Vanadium alloys have significant advantages over other structural materials due to their high thermal conductivity and swelling resistance, high strength and plasticity up to temperatures of 700-800°C, and good weldability.

3

Investigation of the phenomena revealed on phase interface in epoxide-composites

Stukhlyak P., Dobrotvor I., Mytnyk M., Mykytyshyn A.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2017

|

T. 23, Nr 1 (175)

53--63

EN

The main task in the formation of epoxy material composites is to ensure optimal conditions for the physic-chemical interactions at the interface of oligomer - filler. Between the phases of the layers formed around dispersed particles of the filler appear zones possessing physical and mechanical properties different from other areas of composite material, formed during hardening. It is established that the geometric parameters of the interface layers, their interaction and the interaction with the filler cause significant changes in mechanical properties of epoxy composites, the instantaneous modulus during hardening in particular. The method of the outer surface layers images is carried out using the mathematical transformations and determination of the boundaries of the spatial clusters in the presence of dispersed filler particles. Boundaries of external surface layer around the particles of the dispersed filler is a blurred object and its metric parameters are not precise numbers. Based on the studies of metric characteristics of digital information of the outer surface layers of the epoxy composites thin films with dispersed fillers and the study of the theory of fuzzy sets the principles of application of the protective coating have been developed.

PL

Głównym zadaniem podczas wytwarzania kompozytowych materiałów epoksydowych jest zapewnienie optymalnych warunków dla fizyczno-chemicznych oddziaływań na granicy faz oligomer - napełniacz. Pomiędzy fazami warstw wykształconych wokół rozproszonych cząstek napełniacza powstają strefy posiadające właściwości fizyczne i mechaniczne odmienne od innych obszarów materiału kompozytowego, powstałego podczas procesu sieciowania. Stwierdzono, że parametry geometryczne warstw międzyfazowych, ich wzajemne oddziaływanie i interakcja z napełniaczem powodują istotne zmiany właściwości mechanicznych kompozytów epoksydowych. Metoda obrazów zewnętrznych warstw powierzchniowych wykorzystuje matematyczne przekształcenia i określenia granic przestrzennych klastrów w obecności rozproszonych cząstek napełniacza. Granice zewnętrznej warstwy powierzchniowej wokół cząstek zdyspergowanego napełniacza jest niewyraźna, a jej metryczne właściwości nie są dokładnie określone. Opierając się na badaniach cech metrycznych uzyskanych na podstawie cyfrowej informacji dotyczącej zewnętrznej powierzchni warstw cienkich wytworów epoksydowych z rozproszonym napełniaczem i teorii zbiorów rozmytych zostały opracowane zasady stosowania powłoki ochronnej.

4

Corrosion properties of Ni-P and Ni-B alloy coatings produced by chemical method

Trzaska M., Cieślak G., Mazurek A.

Ochrona przed Korozją

|

2015

|

nr 11

426--429

EN

The paper presents results of investigations reported to Ni-P and Ni-B alloy coatings produced by electroless deposition in chemical reduction process on S235JR carbon steel substrate. The coatings were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), optical microscopy, Vickers microhardness measurements and electrochemical corrosion tests. Images of the surface morphology, cross-sections of the coatings and corrosion damages are presented. The results of corrosion tests for investigated coatings are presented in the forms of potentiodynamic polarization curves j = f (E) and values of corrosion potentials and currents. The results showed a compact and a good adhesion of the alloy coatings to the substrate and their good corrosion resistance in studied corrosive environments.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań powłok stopowych Ni-P oraz Ni-B wytworzonych na podłożu ze stali węglowej S235JR metodą bezprądową w wyniku procesu redukcji chemicznej. Powłoki scharakteryzowano za pomocą: dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego (XRD), skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM), mikroskopii optycznej. Przeprowadzono badania mikrotwardości metodą Vickersa, oraz badania odporności korozyjnej metodą potencjodynamiczną. Przedstawiono obrazy morfologii powierzchni, przekrojów poprzecznych powłok oraz zniszczeń korozyjnych. Wyniki badań korozyjnych powłok zostały przedstawione w postaci potencjodynamicznych krzywych polaryzacji j = f(E) oraz wartości potencjałów i prądów korozyjnych. Wyniki badań wskazują na zwartą budowę oraz dobre połączenie wytworzonych powłok do stalowego podłoża oraz dobrą odporność korozyjną w badanym środowisku korozyjnym.

5

Zastosowanie warstw powierzchniowych modyfikowanych borem w węzłach ciernych smarowanych olejami silnikowymi

Szczypiński-Sala W., Lubas J.

Logistyka

|

2015

|

nr 6

1320--1327, CD

PL

Badania przeprowadzono w warunkach ograniczonego smarowania z zastosowaniem olejów silnikowych w celu wyznaczenia oddziaływania ukształtowanej warstwy powierzchniowej z borem i czynnika smarującego na procesy tarcia i zużycia. Borowane warstwy powierzchniowe próbek pierścieniowych skojarzono w warunkach badań w pary z przeciwpróbkami wykonanymi z stopów łożyskowych CuPb30 i AlSn20. Pary cierne podczas prób były smarowane olejem silnikowym Lotos mineralny 15W/40 i Lotos syntetyczny 5W/40. Smarowanie obszaru tarcia olejem Lotos mineralny powoduje zmniejszenie momentu rozruchowego, siły tarcia, temperatury w obszarze tarcia i zużycia badanych stopów łożyskowych, natomiast smarowanie olejem Lotos syntetyczny zmniejsza zmiany w strukturze geometrycznej współpracujący elementów pary ciernej.

EN

The research has been carried out under conditions of limited lubrication with the use of engine oils. The objective of this research was to define the influence of boron modified surface layers and lubricant on the processes of friction and wear. The borided surface layers of ring samples were paired under test conditions with countersamples made with CuPb30 and AlSn20 bearing alloys. During tests, the friction pairs were lubricated with 15W/40 Lotos mineral oil and 5W/40 Lotos synthetis oil. The lubrication of friction area with Lotos mineral oil causes the reduction of the start-up moment, friction force, temperature in the friction area and wear of the bearing alloys under study, whereas the lubrication with Lotos synthetic oil reduces the changes in the geometrical structure of the cooperating friction pair elements.

6

Wpływ powierzchniowych warstw azotku tytanu wytwarzanych metodami PVD na właściwości użytkowe stopów aluminium

Tacikowski M., Betiuk M., Czyżniewski A., Gronek S., Kobus P., Senatorski J., Smolik J., Wierzchoń T.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 5

411--415

PL

Barierą dla wykorzystania stopów aluminium w szeregu potencjalnych zastosowań są stosunkowo słabe własności powierzchniowe, w tym zwłaszcza mała odporność na zużycie przez tarcie. W celu poprawy właściwości powierzchniowych pracy badano efekty wykorzystania warstw azotku tytanu wytwarzanych metodami PVD na stopach aluminium z grupy durali. Wykazano, że osadzenie na stopie aluminium typu PA29 metodą odparowania w łuku powłok azotku tytanu typu TiN-Ti, znacząco podnosząc odporność na zużycie przez tarcie, skutkuje jednocześnie pogorszeniem odporności korozyjnej oraz zmniejszeniem twardości podłoża. Stwierdzono jednocześnie słabą przyczepność powłok. Wykazano, że właściwości te, w tym również w pewnym stopniu odporność korozyjną, można poprawić przez obróbkę cieplną stopu z powłoką azotku tytanu składającą się z przesycania i starzenia, która zwiększa twardość stopu i przekształca powłokę azotku tytanu w warstwę połączoną dyfuzyjnie z podłożem. Znacznie korzystniejszym, skutecznym rozwiązaniem w aspekcie jednoczesnej poprawy odporności korozyjnej i tribologicznej okazało się jednak rozwiązanie opracowane wcześniej w odniesieniu do stopów magnezu, polegające na wprowadzeniu do struktury powłoki azotku tytanu dodatkowej powłoki pośredniej – aluminium. Otrzymuje się wówczas powłokę złożoną typu TiN-Ti-Al uszczelnioną następnie metodą hydrotermiczną.

EN

Low surface properties and in particular poor wear resistance constitute a barrier for the use of aluminum alloys in the number of potential application. The effect of titanium nitride surface layers application in view of the surface properties improvement was investigated in the present work. It was demonstrated that the deposition of titanium nitride coatings on aluminum PA29 type alloy significantly increases its wear resistance but at the same time it decrease corrosion resistance and the hardness of the alloy. The coatings exhibits also relatively low adhesion. It was shown that those properties, including corrosion resistance may be improved by the heat treatment which consist in solution treatment with water quenching and further aging. The treatment increases hardness of the alloy and transforms coating in the layer diffusion bonded with the substrate. Much more efficient solution, in view of the simultaneous wear and corrosion resistance, appear to be a solution earlier developed for magnesium alloys, based on the use of an intermediate aluminum coating in the titanium nitride layer’s structure, resulting in composite coating of the type TiN-Ti-Al, combined with final sealing by hydrothermal treatment.

7

Zastosowanie formowania bezciśnieniowego proszków do wytwarzania odpornych na zużycie warstw powierzchniowych

Matula G., Gołombek K.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 6

752--755

PL

Celem badań było opracowanie materiałów narzędziowych będących wynikiem koncepcji połączenia inżynierii powierzchni jako dziedziny wiedzy i technologii jaką jest metalurgia proszków. Wynikiem tego są wytworzone materiały o gradientowych, węglikostalowych warstwach powierzchniowych na podłożu stalowym, łączące wykluczające się własności mechaniczne, takie jak duża twardość warstwy powierzchniowej i ciągliwość narzędzia. Do wytworzenia materiałów zastosowano techniki formowania proszków, z których autorska metoda formowania bezciśnieniowgo jest najlepsza ze względu na własności gotowego narzędzia. Opracowanie i zastosowanie nowej technologii formownia bezciśnieniowego jest możliwe dzięki wyjaśnieniu wpływu polimerowego lepiszcza stosowanego w nowoczesnych metodach formowania proszków oraz węgla pochodzącego z jego degradacji na aktywację procesu spiekania. Możliwość zastosowania nowoczesnych technik formowania proszków, w szczególności techniki formowania bezciśnieniowego powłok, została oceniona na podstawie analizy kompleksowych badań, począwszy od doboru składników, warunków homogenizacji mieszaniny, formowania i degradacji lepiszcza, a także przemian strukturalnych podczas spiekania oraz obróbki cieplnej. Przewiduje się, że opracowane i wytworzone materiały narzędziowe nowej generacji wypełnią lukę pod względem własności mechanicznych pomiędzy relatywnie ciągliwymi stalami szybkotnącymi i kruchymi węglikami spiekanymi. Nowo opracowana metoda może być wykorzystana w warunkach produkcji masowej lub jednostkowej, pozwalającej na przykład na regenerację zużytych powierzchni kosztownych narzędzi. Możliwości aplikacyjne technik formowania proszków do wytwarzania materiałów lub jedynie węglikostalowych warstw powierzchniowych o strukturze gradientowej są szersze niż tylko do materiałów narzędziowych. Otrzymane rozwiązania mogą mieć również zastosowanie w odniesieniu do elementów maszyn i urządzeń pracujących w warunkach zużycia ściernego.

EN

The goal of this investigations was development of the tool materials being the outcome of the concept of merging the surface engineering as the domain of knowledge with technology which is the powder metallurgy. The result are the fabricated materials with the gradient, cermet surface layers on steel substrate, combining the mutually exclusive mechanical properties like the high surface hardness and ductility of a tool. The powder forming techniques were used for fabrication of the materials, out from which the authorial pressureless forming method is the best one, owing to properties of the completed tool. Development and implementation of the new pressureless forming method is possible thanks to elucidation of the effect of the polymer binding agent used in the contemporary powder forming methods and carbon from its degradation on activation of the sintering process. Feasibility of employing the modern powder forming methods, and especially of the pressureless coatings forming technique, was assessed based on analysis of the complex technological tests, including selection of components, conditions of mix homogenisation conditions, forming, and binding agent degradation, and also investigation of the structural transformations during sintering and heat treatment. It is anticipated that the worked out and fabricated tool materials of the new generation will fill a gap in respect of the mechanical properties between the relatively ductile high-speed steels and the brittle sintered carbides. The newly developed method may be used in the mass- or piece production conditions making, e.g., regeneration possible of the costly tools’ surfaces. The application potential of the powders forming techniques for constituting materials or only cermet surface layers with the gradient structure seems to be more extensive than for the tool materials alone. The solutions obtained may also find applications for elements of machines and equipment operated in the abrasion wear conditions.

8

Mikrostruktura i właściwości warstw tlenoazotowanych wytworzonych w obróbce hybrydowej w niskotemperaturowej plazmie

Tarnowski M., Sowińska A., Oleksiak J., Borowski T., Czarnowska E., Wierzchoń T.

Engineering of Biomaterials

|

2013

|

Vol. 16, no. 120

13--18

PL

Szczególne właściwości tytanu i jego stopów, takie jak: niska gęstość, wysoka wytrzymałość właściwa oraz dobra odporność na korozję i korzystny moduł Younga w zestawieniu z powszechnie stosowanymi stalami chirurgicznymi na implanty kostne powodują, że znajdują one coraz szersze zastosowanie w medycynie. Obecnie jednym z rozwijanych kierunków badań w aspekcie poprawy biozgodności tytanu i jego stopów jest poprawa łączenia się implantu z kością poprzez zwiększenie adhezji oraz aktywacji płytek krwi. Cel ten można osiągnąć poprzez zastosowanie technik inżynierii powierzchni, takich jak metody PVD i CVD, implantację jonów oraz obróbki jarzeniowe, np. tlenoazotowanie w niskotemperaturowej plazmie. Celem niniejszych badań była ocena mikrostruktury (SEM), składu chemicznego (EDS), topografii powierzchni (profilometr optyczny), mikrotopografii oraz mikrochropowatości powierzchni (AFM), mikrotwardości, odporności korozyjnej w roztworze Ringera (metoda potencjodynamiczna) oraz biozgodności warstw tlenoazotowanych wytworzonych podczas procesu tlenoazotowania jarzeniowego w niskotemperaturowej plazmie w temperaturze 650°C. Dyfuzyjna warstwa typu TiO2+TiN+Ti2N+aTi(N) wytworzona na stopie tytanu Ti6Al4V charakteryzuje się wysoką twardością, dobrą odpornością korozyjną i wyższą, niż stop tytanu w stanie wyjściowym, twardością. Badania biozgodności w zakresie adhezji i aktywacji płytek krwi wykazały, że adherowały one w większym stopniu i wykazywały cechy większej aktywacji na warstwach tlenoazotowanych niż na stopie tytanu Ti6Al4V w stanie wyjściowym. Rezultaty wskazują, że wytworzenie warstwy tlenoazotowanej pozwala poprawić właściwości biomateriałów tytanowych w aspekcie integracji z kością.

EN

Specific properties of titanium and its alloys such as: low density, high tensile strength, good corrosion resistance and advantageous elastic modulus in comparison to commonly used surgical steels for bone implants are the reasons for their wider application in medicine. Nowadays, one of the most expandable directions of investigation in the aspect of enhancing biocompatibility of titanium and its alloys is improvement of platelets adhesion and activation to bone implant. This goal can be achieved through the use of several surface engineering methods like PVD and CVD methods, ion implantation and treatment in glow discharge conditions like low temperature plasma oxynitriding. This study was aimed to evaluate the microstructure (SEM), chemical composition (EDS), topography (optical profilometer), microtopography and microroughness (AFM), microhardness, corrosion resistance in Ringer solution (potentiodynamic method) and biocompatibility of oxynitrided surface layer produced at low temperature of glow discharge process. The diffusive surface layer of TiO2+TiN+T2N+aTi(N) type produced on Ti6Al4V titanium alloy exhibited advantageous properties such as high hardness, good corrosion resistance and higher than titanium alloy microhardness. Biocompatibility investigated in range of platelets adhesion and activation revealed that these cells adhered in higher extent and dislayed morphological features of larger activation on oxynitrided layer compared to titanium alloy. Results suggest that produced oxynitrided surface layer have a potential to improve titanium biomaterials in rage of integration with bone.

9

Zmiany topografii powierzchni powłok epoksydowych pod wpływem narażeń eksploatacyjnych

Kotnarowska D., Przerwa M.

TTS Technika Transportu Szynowego

|

2012

|

R. 19, nr 9

793--798, CD

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań stanu powierzchni powłok epoksydowych, poddanych starzeniu w naturalnych warunkach klimatycznych w ciągu dwu lat. Warstwy powierzchniowe starzonych powłok wykazywały zwiększony stopień utlenienia, co skutkowało wzrostem chropowatości ich powierzchni. Stwierdzono również ubytek grubości oraz zmniejszenie twardości powłok.

EN

The paper presents results of surface state examination of epoxy coatings aged for two years in natural climatic condition. Surface layers of the aged coatings showed increased oxidation degree which causes their surface roughness increase. A decrease of coating thickness and hardness was also reported.

10

Ocena własności dekoracyjnych powłok poliuretanowych starzonych w naturalnych warunkach klimatycznych

Kotnarowska D., Przerwa M.

TTS Technika Transportu Szynowego

|

2012

|

R. 19, nr 9

299--304, CD

PL

W artykule przedstawiono destrukcyjny wpływ czynników klimatycznych na stan warstw powierzchniowych powłok poliuretanowych. Stwierdzono wzrost chropowatości powierzchni powłok, przyczyniający się do utraty ich połysku. Zmiany starzeniowe w strukturze powłok przyczyniły się również do zwiększenia twardości oraz grubości powłok. Destrukcyjny wpływ czynników klimatycznych, na warstwy powierzchniowe powłok poliuretanowych potwierdziły również badania mikroskopowe.

EN

The paper presents influence of climatic factors on the surface state of polyurethane coatings. It was stated a degradation of the coating surfaces consisting in increase of surface roughness and gloss loss. The ageing changes in the structure of the coatings contributed also to hardness and thickness increase. Also microscopic examination confirmed destructive effect of climatic factors on the surface layers of polyurethane coatings.

11

Stabilizacja współczynnika tarcia w modelowym łożysku ślizgowym

Kosmynina M.

Tribologia

|

2012

|

nr 3

69-76

PL

W pracy omówiono współpracę dwóch układów obciążeń zewnętrznych: mechanicznego z tarciem i elektrochemicznego. Badania prowadzono w modelowym układzie tribologicznym składającym się z obracającego się pierścienia z prędkością 200 obr/min, z obciążeniem skokowym powierzchni bocznej (klockiem) siłami od 175 N do 507 N. Do układu podłączono kontrolowany obwód elektryczny, realizujący proces elektrochemicznej redukcji cynku podczas pracy układu tribologicznego. Osadzanie cynku wymuszano zewnętrznym źródłem prądu stałego z elektrolitu utworzonego na bazie oleju bazowego (hydrorafinatu II). Ustalono, że osadzenie technologicznej warstwy cynku, dla wypełnienia mikronierówności pierścienia (2–3 žm), ułatwia docieranie współpracujących elementów. Cynk osadzany w warunkach eksploatacji pozwala zachować stałą objętość (wymiar) elementu obciążanego oraz zmniejszyć i stabilizować współczynnik tarcia. W systemie omawianych układów realizowany jest proces osadzania powłok odnawialnych: osadzanych w układzie elektrochemicznym i zużywanych w strefie tarcia.

EN

The work is devoted to the cooperation of two systems of external loads: a mechanical with friction and electrochemical. The research was conducted in a model tribological system, which consisted of a rotating ring with a speed of 200 turns/min. It was loaded with a block on the lateral surface with forces from 175 N to 507 N. The testing device was connected to an controlled electrical circuit implementing the electrochemical reduction of zinc in the work of the tribological system. The deposition of zinc was enforced by an external direct current from the electrolyte formed based on base oil (hydrorafinat II). It was found that the technological zinc layer deposition filling the micro-irregularities of the ring (2-3 microns) helps to facilitate the working elements. Zinc, after the deposition in the operating conditions, can maintain the constant volume (dimension) of the loaded element and reduce and stabilise the friction coefficient. In the description of the considered device, the process of the deposition of renewable coatings is discussed. This includes the deposition of the coating in the electrochemical system and its function in the friction zone.

12

Korozja tworzyw metalicznych i ochrona przed korozją ze szczególnym uwzględnieniem cynkowania zanurzeniowego (ogniowego) żeliwa

Stanuch I.

Ochrona przed Korozją

|

2012

|

nr 10

442-448

PL

Z uwagi na wielość i różnorodność zagadnień dotyczących pojęcia korozji istnieje wiele aspektów klasyfikacji tego zjawiska w odniesieniu do przyjętego kryterium. Celem artykułu jest próba usystematyzowania tej złożonej tematyki w spójną całość. Wyeksponowano również aspekt cynkowania zanurzeniowego (ogniowego) żeliwa ciągliwego białego i sferoidalnego oraz kinetykę wzrostu warstwy dyfuzyjnej.

EN

Due to the number and variety of queslions relating to ihe notion of corrosion, many aspects arę taken into consideration when attempting to classijy ihis phenomenon based on a given criterion. The paper attempts to systematise the complex concept of corrosion into a coherenl whole. The aspect of hot-dip galvaizing of white and spheroidal malleable cast iron is presented and tlie kinetics of the growth of the diffusion layer are also shown.

13

Nieliniowy obwodowy model bipolarnego pulsacyjnego procesu elektrokrystalizacji

Trzaska Z., Trzaska M.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 6

705--709

PL

Artykuł koncentruje się na modelowaniu obwodowym procesów elektrochemicznych wywołanych przepływem bipolarnego prądu pulsacyjnego w elektrokrystalizatorze stosowanym do wytwarzania nanostrukturalnych materiałów metalowych (rys. 2). Uwzględniane są różne parametry decydujące o efektywności procesu i są analizowane wynikające z nich relacje obwodowe. Zasilanie elektrokrystalizatora prądem pulsującym (rys. 4) pozwala wytworzyć warstwy powierzchniowe o korzystnej morfologii i mniejszym wymiarze krystalitów (rys. 3) oraz mniejszym rozwinięciu powierzchni niż te, które są uzyskiwane prądem stałym. Przeprowadzona analiza wskazuje, że wiele czynników może mieć równoczesny wpływ na postać warstwy powierzchniowej nakładanej na wyrobach narażonych na działanie różnorodnych negatywnych zjawisk podczas ich eksploatacji. Przedstawiona charakterystyka procesu elektro krysta lizacji stanowi do brą podstawę do podejmowania działań w kierunku optymalnego sterowania przebiegiem takiego procesu w celu uzyskania pożądanego efektu. W badaniach uwzględniono wpływ składu elektrolitu na końcowy efekt procesu elektrokrystalizacji. Ustalono, że największą efektywność energetyczną uzyskuje się w przypadku dopasowania okresu pulsacji prądu zasilającego do parametrów elektrokrystalizatora. Wykorzystując model obwodowy z parametrami jego elementów odpowiednio dobranymi do jakości pożądanej warstwy powierzchniowej można wdrożyć technikę monitoringu do sterowania przebiegiem procesu technologicznego. Algorytm automatycznej optymalizacji może być odwzorowany schematem działań, który jest przedstawiony na rysunku 7. Przyjmując odpowiednie wartości pulsów prądu dodatniego Id oraz rewersyjnego Ir, a także ich czasów trwania, odpowiednio, Td oraz Tr i czasów zerowych wartości pulsów prądu T1 oraz T2 (rys. 8) można ustalić wartości optymalne parametrów układu, które zapewniają właściwy przebieg procesu osadzania powierzchniowej warstwy metalowej. Odpowiednie struktury materiału warstw zostały zidentyfikowane i zaprezentowane. W przypadku nieliniowego modelu obwodowego trzeciego rzędu przedstawiono przykładowe wyniki uzyskane ze zrealizowanych symulacji komputerowych (rys. 9), przy których generowane są procesy okresowe o specyficznych trajektoriach fazowych. Wyniki zrealizowanych symulacji komputerowych potwierdziły efektywność przyjętego modelu obwodowego dla odwzorowania złożonych procesów elektrokrystalizacji powierzchniowych warstw metalowych. Właściwy dobór parametrów modelu stanowi dobrą podstawę do ustalenia optymalnych warunków realizacji procesu. Dalsze eksperymenty numeryczne powinny zmierzać do ustalenia odpowiednich modyfikacji modelu w celu jak najlepszego jego dopasowania do określonych typów elektrokrystalizatorów.

EN

This paper focuses on modelling with electric circuits of electrochemical processes excited by bipolar pulse current in electrocrystallizator used for the production of nanostructured metals (Fig. 2). Various parameters are taken into account and they determine the efficiency of the process and the resulting circuit relationships are analyzed. Pulsating current powering the electrocrystallizator (Fig. 4) allows to create a surface layer with a favourable morphology and crystallites are smaller with less expanded surface (Fig. 3) than those obtained when basing on the direct current. The performed analysis indicates on many factors that can simultaneously affect the character of the surface layer to be imposed on products when they are exposed on influences of to a variety of negative effects during their operation. The presented characteristic of the process of crystalline electrocrystallization is the bronze base for action in the direction of involving the optimal control in the course of this process in order to achieve the desired effect. The study tested the impact of the composition of the electrolyte on the final outcome of the electrocrystallization proces. It was found that the highest energy efficiency can be achieved when fitting the pulsation period of the current supplied to the parameters of electrocrystallizator. Using the circuit model with the parameters of its elements properly matched to the desired quality of the surface layer can be implemented monitoring technique for controlling the process. Automatic optimization algorithm can be mapped according to the scheme of action, which is shown in Figure 7. Assuming the values of positive current pulses Id, and a reversible Ir and their durations, respectively, Td and Tr and the time value of zero current pulses T1 and T2 (Fig. 8) it is possible to determine the optimum values of system parameters, which ensure the proper conduct of the deposition process of metal surface layers. The corresponding structure of the material layers have been identified and presented. In the case of a nonlinear circuit model of the third order are presented samples of the results obtained from computer simulations carried out (Fig. 9), which are generated by periodic processes with specific phase trajectories. The results of computer simulations carried out have confirmed the effectiveness of the adopted model for mapping peripheral electrocrystallization complex processes of surface layers of metal. Proper selection of parameters in the model provides a good basis for determining the optimal conditions for the process. Further numerical experiments should aim to determine the appropriate modification of the model to best fit the specific types of electrocrystallizators.

14

Komputerowy system kontroli stanu warstw powierzchniowych materiałów konstrukcyjnych elementów maszyn

Kosmynina M.

Logistyka

|

2010

|

nr 6

PL

W pracy omówiono etapy badań podstawowych, polegających na wykorzystaniu obserwowanych napięć elektrycznych (pomiędzy współpracującymi elementami urządzenia technicznego) do wywołania rekcji chemicznych. Na podstawie badań podstawowych wybierane są wyjściowe parametry właściwości metalu osadzanego. W warunkach sterowania procesami przemian fazowych za pomocą woltamperometrii liniowej stałoprądowej badane są procesy osadzania powłok o grubościach nano-, mikro- i makroskopowych. Zastosowanie w urządzeniu technicznym dodatkowego, kontrolowanego obwodu elektrycznego z ustalonym napięciem elektrycznym pozwala kompensować zużycie warstwy osadzanej bez naruszenia podłoża. Ilość ładunków elektrycznych, biorących udział w przemianach fazowych, zależy od geometrii i rozkładu pól elektrycznych powierzchni polaryzowanej.

EN

In this article stages of principal research have been discussed, consisting of using of electrical voltage between two working elements of technical machine to the chemical reactions generation. On the base of principal research initial parameters of characteristic deposited metal features are chosen. The processes of coatings deposition of nano-, micro-, and macroscopic thickness are examined in conditions of phase changes controlling using linear DC voltamperometry. Using of additional controlled electric circuit with voltage set in technical device enables to compensate wear of deposited layer without substrate surface affecting. Amount of electric charge taking part in phase changes depends on geometry and electric fields distribution of polarized surface.

15

Wytwarzanie dyfuzyjnych warstw powierzchniowych na osnowie faz międzymetalicznych TixAly, NixAly oraz TixNiy na jednofazowym stopie tytanu alfa

Ossowski M., Wierzchoń T.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 4

1142-1146

PL

Stopy tytanu ze względu na właściwości: małą gęstość, wysoką odporność korozyjną, wysoką wytrzymałość właściwą, znajdują coraz szersze zastosowanie w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym i energetycznym. Zakres zastosowania tych materiałów jest jednak w dużej mierze ograniczony niską odpornością na zużycie przez tarcie oraz utlenianie w temperaturze ?600°C, stąd też opracowywane są technologie wykorzystujące techniki inżynierii powierzchni, mające na celu wytwarzanie stabilnych termicznie, odpornych na utlenianie wysokotemperaturowe warstw powierzchniowych, zwiększających zakres zastosowania oraz trwałość elementów wykonanych z tych stopów. W artykule przedstawiono badania związane z wytwarzaniem dyfuzyjnych warstw powierzchniowych na bazie faz międzymetalicznych z układów Ti-Al, Ni-Al na modelowym jednofazowym stopie tytanu Grade 2 z wykorzystniem metod hybrydowych, łączących procesy nanoszenia powłok metalicznych Al, Ni z obróbką w warunkach wyładowania jarzeniowego. Wytworzenie warstwy na bazie faz międzymetalicznych ma na celu zwiększenie ochrony przed korozją wysokotemperaturową, twardości powierzchniowej i odporności na zużycie przez tarcie obrabianych stopów tytanu. Zaprezentowano wyniki badań mikrostruktury, składu fazowego oraz chemicznego, warstw wytworzonych przez obróbkę jarzeniową rożnych rodzajów powłok metalicznych.

EN

Titanium alloys due to their unique and advantageous properties like: low density, high corrosion resistance or high specific strength are becoming more and more widely applied in the aviation, automotive as well as power industry. However, the scope of titanium alloys applications is to a great extent limited on account of their low resistance to frictional wear and oxidation in temperatures ?600°C, thus technologies utilizing surface engineering techniques are being developed which aim at producing thermally stable and resistant to high temperature oxidizing surface layers that increase the scope of application and life-span on elements made of these alloys. This article presents research related to producing diffusive surface layers on titanium and its alloys on the basis of intermetallic phases of TixAly, NixAly, based on hybrid methods that join processes of producing metallic coatings Al, Ni by magnetron sputtering with glow discharge treatment. Producing of layers on the basis of intermetallic phases is aimed at increasing protection against high temperature corrosion, surface hardness, resistance to frictional wear of treated titanium alloys. The results of examinations of microstructure, phase and chemical composition of layers produced by the method of glow discharge treatment of various types of metallic coatings on titanium alloys as well as chosen properties of these layers will be presented.

16

Korozja i pasywacja warstw azotowych na żelazie

Flis-Kaburska I., Flis J., Michalski J., Zakroczymski T.

Ochrona przed Korozją

|

2009

|

nr 4-5

113-116

PL

Badano korozyjne zachowanie warstw wierzchnich żelaza z azotkami ?, ?' i ? +?' otrzymanymi na drodze azotowania gazowego w 570oC. Pomiary przeprowadzono w obojętnych i zakwaszonych roztworach siarczanów oraz w buforze boranowym o pH = 8,4 bez i z dodatkiem chlorków lub amoniaku. Odporność korozyjna warstw azotkowych w roztworach siarczanów była większa niż odporność żelaza, natomiast w roztworze boranowym ich odporność była mniejsza. Pomimo zwiększonej korozji ogólnej, w boranach z dodatkiem chlorków warstwy azotkowe wykazywały bardzo wysoką odporność na korozję wżerową. Analiza powierzchni za pomocą XPS wykazała, że produkty korozji na azotowanym żelazie zawierały znacznie większe ilości tlenków żelaza, zwłaszcza magnetytu, niż na żelazie nieazotowanym. Zaproponowano wyjaśnienie, że anodowe zachowanie azotowanego żelaza w słabo- zasadowym roztworze jest określone głównie przez wpływ powstającego amoniaku. Intensywne anodowe roztwarzanie można wyjaśnić tworzeniem rozpuszczalnych kompleksów z amoniakiem, a duże ilości magnetytu można tłumaczyć zachodzeniem wspomaganej przez amoniak konwersji FeOOH + Fe(II) do Fe3O4. Zwiększona odporność na korozję wżerową azotowanego żelaza może być spowodowana powstawaniem większej ilości tlenków żelaza i wiązaniem chlorków w kompleks Fe-NH3-Cl.

EN

Corrosion behaviour of iron nitrides ?, ?' and ? + ?' ' (formed by gas nitriding at 570oC) was examined in neutral and acidifi ed sulphate solutions and in borate buffer of pH 8.4, without and with chlorides or ammonia. In chloride-free solutions, nitride layers showed in comparison with unnitrided iron higher corrosion resistance in neutral and acidifi ed solutions, but lower resistance in the borate buffer. Despite of increased general corrosion, in borate solution with an addition of chloride anions nitride layers exhibited a very high resistance to pitting corrosion. XPS analysis showed that anodic films on nitrided iron contained much larger amounts of iron oxides, in particular of magnetite, than those on untreated iron. It was suggested that the anodic behaviour of nitrided iron in slightly alkaline solution was determined mainly by the effect of evolving ammonia. Increased anodic dissolution can be explained by the formation of soluble complexes with ammonia, whereas increased amounts of magnetite can be due to the ammonia-promoted conversion of FeOOH + Fe(II) to Fe3O4. It was proposed that the enhanced pitting resistance of nitrided iron resulted mainly from the formation of large amounts of iron oxides and from binding of chloride anions into a Fe-NH3-Cl complex.

17

Modelowanie naprężeń własnych termicznych w załączach ceramiczno - metalowych

Golański D.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2008

|

z. 222

1-170

PL

W pracy przedstawiono zagadnienia modelowania naprężeń własnych w złączach ceramiczno-metalowych (C-M). Zawarte w niej zostały wyniki prac własnych oraz światowych ośrodków badawczych, dotyczące naprężeń własnych w spajanych złączach C-M, w kompozytach ceramicznych z metaliczną osnową oraz w warstwach powierzchniowych ceramiczno-metalowych. Przy modelowaniu naprężeń wykorzystano techniki numeryczne oparte głównie na metodzie elementów skończonych. Podano szereg przykładów analiz numerycznych naprężeń własnych w złączach C-M oraz opisano możliwości wykorzystania metod obliczeniowych naprężeń własnych w rzeczywistych konstrukcjach i w opracowywaniu technologii złączy. W szczególności zaprezentowano możliwości oceny stanu naprężeń z wykorzystaniem zaawansowanych metod obliczeniowych, takich jak metoda homogenizacji połączona z metodą elementów skończonych oraz cyfrowym przetwarzaniem obrazów. Przedstawiono rezultaty badań własnych przemieszczeń i odkształceń w złączach C-M oraz kompozytach ceramiczno-metalowych z wykorzystaniem metod hybrydowych integrujących wyniki pomiaru doświadczalnych oraz modelowania numerycznego. Na podstawie prac własnych oraz literatury światowej ukazano specyfikę modelowania naprężeń w złączach materiałów różnoimiennych oraz zaproponowano ogólną metodykę analizy naprężeń własnych w złączach spajanych C-M za pomocą metody elementów skończonych. Pracę uzupełniają liczne przykłady analizy numerycznej złączy, kompozytów oraz warstw powierzchniowych stosowanych w konstrukcjach ceramiczno -metalowych.

EN

The paper describes several aspects of residual stress modelling in ceramic-metal (C-M) joints. It covers the results of residual stress investigations in ceramic-metal joints, metal matrix composites (MMC) and ceramic-metal surface layers conducted by the author and other world research centers. Numerical modelling of residual stresses has been primarily based on the finite element method (FEM). Several problems of numerical stress analysis in C-M joints have been described together with examples of FEM modelling in technology of real structures used in engineering applications. In detail, the homogenization method supported by digital image processing has been used in residual stress estimation. Moreover, the hybrid-based approach integrating experimental and numerical results of displacement and strain investigations in C-M joints has been presented. The main steps of residual stress modelling in joints composed of dissimilar materials have been characterized together with the methodology of FEM calculation in C-M joints. The analysis of residual stresses is illustrated with many examples of numerical models of C-M joints, MMC composites and ceramic-metal surface layers.

18

Struktura i właściwości warstw z faz międzymetalicznych z układu Ti-Ni wytwarzanych metodą hybrydową na stopie tytanu Ti6Al4V

Ossowski M., Trzaska M., Psoda M., Wierzchoń T.

Inżynieria Powierzchni

|

2008

|

Nr 4

31-36

PL

Hybrydowa obróbka powierzchniowa łącząca procesy elektrochemicznego osadzania powłok niklowych z obróbką jarzeniową umożliwia wytworzenie warstw z faz międzymetalicznych z układu Ti-Ni na dwufazowym stopie tytanu Ti6Al4V. W artykule przedstawiono strukturę, skład fazowy oraz właściwości - odporność a zużycie przez tarcie i odporność korozyjną tak otrzymanych warstw dyfuzyjnych, szczególną uwagę zwrócono na zmiany mikrostruktury w zależności od parametrów procesu obróbki jarzeniowej.

EN

Using duplex treatment, which combines electrochemical deposition of nickel coating with glow discharge treatment permits producing on Ti6Al4V titanium alloy intermetallic phases Ti-Ni type surface layers. The paper presents the results of examinations concerning the structure, phase composition and properties such as wear and corrosion resistance of titanium alloys with surface layers, attention will be focused in particular on microstructure and phase composition variations in dependence on glow discharge treatment parameters.

19

Możliwości modyfikacji struktury i własności warstwy powierzchniowej elementów maszyn przez borowanie laserowe

Paczkowska M.

Inżynieria Materiałowa

|

2008

|

Vol. 29, nr 6

585-590

PL

W pracy przedstawiono wpływ obróbki laserowej na strukturę i zużycie warstw powierzchniowych. Materiał do badań stanowiło żeliwo sferoidalne szeroko stosowane np. w przemyśle motoryzacyjnym. Do obróbki wykorzystany został technologiczny laser molekularnego CO2 firmy Trumph. Dobór parametrów obróbki laserowej pozwolił uzyskać różne szybkości chłodzenia podczas przeprowadzanej modyfikacji. Oceny struktury dokonano między innymi za pomocą elektronowego mikroskopu skaningowego oraz dyfraktometru RTG. Do jakościowej analizy składu chemicznego wykorzystano spektroskop elektronów Auger. Za pomocą maszyny tarciowej Amsler wykonano badania zużycia. Po borowaniu laserowym w strefach przetopionych wykazano obecność boru (AES), borków żelaza (RTG). Mikrotwardość powstałych stref borowanych jest przynajmniej 4,5-krotnie większa od materiału rodzimego. Ponadto wyniki badań pozwoliły stwierdzić wpływ szybkości chłodzenia podczas borowania laserowego na mikrotwardość i strukturę stref. Ubytek masy próbek po borowaniu laserowym i chłodzeniu z szybkością 8ź103Cźs-1 był 3,5-krotnie mniejszy od próbek hartowanych klasycznie. Podano również przykłady możliwości zastosowania borowania laserowego elementów maszyn w celu zwiększenia ich odporności na zużycie.

EN

In this paper the effect of the laser treatment on surface layer structure and properties was studied. Nodular iron was selected as a test material because of its wide application for example in automobile industry. Laser treatment was performed with molecular CO2 continuous Trumph laser. Laser treatment parameters have been selected in appropriate way to achieve different cooling rates of melted zones. Modified zones have been examined to reveal their structure using optical and scanning electron microscopy, chemical analysis (AES), phase composition (X-ray diffraction) and microhardness testing methods. Wear tests have been performed with Amsler machine tester. After laser boronizing in remelted zones boron (AES) and iron borides (X-ray diffraction) have been found. Microhardness of boronized zone was 4.5-times higher then untreated material, at least. Results allow to state cooling rate (during laser boronizing) influence on zones structure and their microhardness. Mass loss of laser boronized and cooled with 8ź103Cźs-1 rate samples was 3.5-times lower then after conventional hardening samples. Examples of potential application of laser boronizing on machine components (for improving their wear resistance) have been presented, as well.

20

Właściwości mikromechaniczne i tribologiczne stopów tytanu po azotowaniu i tlenoazotowaniu jarzeniowym

Kot M., Moskalewicz T., Zimowski S., Czyrska-Ftlemonowicz A., Rakowski W.

Tribologia

|

2007

|

nr 2

261-271

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań mikrostruktury i właściwości mikromechanicznych oraz tribologicznych warstw wytworzonych metodą azotowania i tlenoazotowania jarzeniowego na stopach tytanu Ti-6Al-4V oraz Timetal 834. Szczegółowe badania mikrostruktury przeprowadzone za pomocą TEM umożliwiły określenie składu fazowego oraz grubości poszczególnych stref warstwy wierzchniej. Wyznaczono gradient twardości i odporność na zarysowanie warstw oraz ich odporność na zużycie. Twardość warstwy azotowanej na stopie Timetal 834 wynosi ponad 2100 HV, a warstw tlenoazotowanych ok. 900 HV. Azotowanie jarzeniowe zwiększa odporność stopu Timetal 834 na zużycie przez tarcie ponad 130 razy. Odporność na zużycie stopu Ti-6Al-4V po tlenoazotowaniu jest taka sama, jak po azotowaniu. Dla stopu Timetal 834 jest prawie dwukrotnie niższa dla tlenoazotowania niż azotowania.

EN

Titanium alloys are nowadays frequently used because of their high strength, low density and maximum working temperature up to 600° C (Timetal 834) and find many applications especially in aerospace, marine industry and as biomaterials eg. for endoprotesis. But they have found little use in mechanical engineering. The main problem for titanium alloys is their poor tribological properties, low hardness, low resistance to wear and tendency to galling. Titanium alloys are subjected to various surface treatments giving hard external layers to improve mechanical properties, reduce coefficient of friction and wear. Titanium alloys: two-phase Ti-6A1-4V and pseudo-alfa Timetal 834 after nitriding and oxynitriding under glow discharge have been tested. The microstructural analyses were performed using light microscopy (LM) and analytical transmission electron microscopy (TEM). Nitrided layer on Ti-6A1-4V alloy has thickness 130-200 žm. For timetal 834 nitrided layer is thinner 70-180 žm. TEM investigations of cross-sectional thin foils revealed graded character with sublayers: outermost delta-TiN followed by delta'-Ti2N, epsilon-Ti2N and nitrogen-rich alfa(N) solid solution. Oxynitrided layers are thinner - 10 žm and 40 žm for Ti-6A1-4V and Timetal 834 respectively. These layers have also graded character with TiO, epsilon-Ti2N nitrogen-rich alfa(N) solid solution sublayers. Microhardness, Young modulus, resistance to scratch and tribological properties have been measured for all layers. A Micro-Combi-Tester of CSEM Instruments was used to measure hardness and Young Modulus and scratch resistance. Microindentations have been done on cross-sectional samples using Vickers indenter and 50 mN load. Rockwell C indenter, 200 mm tip radius has been used for scratch tests. Wear tests were performed on the ball-on-disc equipment under 2N load, track radius r = 5 mm, linear speed v = 0,03 m/s. AI2O3 balls - 1 mm diameter have been used. Wear rate was calculated from wear profiles after 1800 cycles. Hardness of nitrided layers is higher than oxynitrided for both alloys. Delta-TiN sublayer on Timetal 834 after nitriding has hardness 2100HV0,005. Outermost sublayers TiO produced by oxynitrification have hardness 900HV0,005. Graded character of all tested layers lead to gradient of hardness, which is gradually lower and lower for next sublayers. All tested layers show very good adhesion. For nitrided layers neither fracture nor delamination have been observed for load up to 20 and 25 N for Ti-6A1-4V and Timetal 834 respectively. Small area spallation, shell shaped cracks and delaminations occurred above these loads. Cohesive cracks have been observed above 20 N and 24 N for oxynitriding layers on Ti-6A1-4V and Timetal 834. Nitrided layer on Timetal 834 has highest wear resistance (Ws = 6,7 [L. mm3/(N*m)]*10-6). For Ti-6Al-4V wear is two times higher and is similar to wear of both oxynitriding layers. Nitrification and oxynitrification improve wear resistance. Wear is 60-130 times smaller than for untreated alloys. Results of all performed tests show than nitrification and oxynitrification under glow discharge is a prospective method for titanium alloys treatment to obtain light elements with high strength and wear resistance.