Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The Effect of Liquid Aluminium on the Corrosion of Carbonaceous Materials

Pietrzyk S., Palimąka P., Gębarowski W.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 2

545--550

EN

During different aluminum smelting processes occur direct contact of liquid metal and carbon materials, which are the main constituent for the lining of the cells, furnaces, crucibles and ladles, etc. As a result, processes of aluminium carbide formation at the interfacial area and its subsequent dissolution occurs. Those are recognized as one of the most important mechanisms causing surface wear and decrease lifetime of the equipment, especially in aluminium electrolysis. Present work is aimed at deeper study of the initial steps of Al4C3 formation at the aluminium/ carbon interface. Three types of carbonaceous materials: amorphous, semigraphitic and graphitized, in the presence and absence of cryolite melts, were examined. As it is very difficult to study layer of Al4C3 in situ, two indirect experimental techniques were used to investigate aluminium carbide formation: measurements of the potential and the electrical resistance. It was concluded that the process of early formation of aluminium carbide depends on many processes associated with the presence of electrolyte (intercalation, penetration and dissolution) as well as the structure of carbon materials - especially the presence of the disordered phase.

PL

Podczas wielu procesów wytapiania aluminium występują bezpośrednie kontakty ciekłego metalu i materiałów węglowych stanowiących wyłożenia wanien, pieców, tygli i kadzi itp. W rezultacie zachodzą procesy tworzenia węglika glinu na powierzchni między fazowej a następnie jego roztwarzania, które są uznawane jest za jeden z najważniejszych mechanizmów powodujących zużycie powierzchni i obniżenia żywotności urządzeń, zwłaszcza w procesie elektrolizy aluminium. Niniejsza praca miała na celu bliższe poznanie początkowych etapów tworzenia Al4C3 na powierzchni granicznej aluminium/węgiel. Zbadano trzy rodzaje materiałów węglowych: amorficzne, semigrafitowe i grafitowe, w obecności oraz przy braku stopionego kriolitu. Ponieważ jest bardzo trudno zbadać warstwę Al4C3 bezpośrednio (in situ), zastosowano dwie pośrednie techniki eksperymentalne: pomiar potencjału i rezystancji elektryczjnej. Stwierdzono, iż proces powstawania węglika glinu będzie zależeć od wielu zjawisk związanych z obecnością elektrolitu (interkalacja, penetracja i rozpuszczanie), jak również od struktury materiału węglowego a zwłaszcza od obecności fazy nieuporządkowanej.

2

Growth Characteristics of the Oxide Layer on Aluminium in the Process of Plasma Electrolytic Oxidation

Gębarowski W., Pietrzyk S.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 1

407--411

EN

During the formation of the oxide layer by plasma electrolytic oxidation (PEO), the electrochemical processes are accompanied by the plasma micro-discharges, occurring uniformly over the coated electrode. Application of an alternating current with strictly controlled electrical parameters can affect the character of the discharges, and consequently the properties of the obtained layers. When the cathodic current density exceeds anodic, at some point, a sudden change in the appearance of micro-discharges and a decrease in the intensity of the acoustic emission can be observed - in literature this effect is called “soft sparking”. In the present work, the evolution of the electrical properties of the layers at various stages of their formation has been characterized, using electrochemical impedance spectroscopy. The study showed a significant decrease in charge transfer resistance and increase in capacitance of the oxide layer after reaching the ”soft sparking”. This indicates a significant change in the structure of the oxide layer, in the barrier and main part, which is additionally confirmed by measuring the breakdown voltage.

PL

Podczas formowania warstewki tlenkowej metodą plazmowego utleniania elektrolitycznego (PEO). procesom elektrochemicznym towarzyszą mikro-wyładowania plazmowe, występujące równomiernie na pokrywanej elektrodzie. Zastosowanie prądu zmiennego, o ściśle kontrolowanych parametrach, pozwala wpływać na charakter wyładowań i w konsekwencji na właściwości otrzymywanych warstw. W przypadku, kiedy gęstość prądu katodowego jest wyższa od anodowego, na pewnym jego etapie, można zaobserwować nagłą zmianę postaci wyładowań oraz spadek natężenia emisji akustycznej, co w literaturze nazywane jest tzw. “miękkim iskrzeniem”. W niniejszej pracy została scharakteryzowana ewolucja właściwości elektrycznych warstwy tlenkowej na poszczególnych etapach jej formowania, za pomocą elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej. Przeprowadzone badania pokazały znaczny spadek oporu przeniesienia ładunku oraz wyrost pojemności elektrycznej warstwy po osiągnięciu stanu „miękkiego iskrzenia”. Wskazuje to na duże zmiany zachodzące w strukturze warstwy tlenkowej, w jej części barierowej oraz właściwej, co dodatkowo potwierdzają pomiary napięcia przebicia.

3

Corrosion resistance of oxide coatings on aluminium produced at different electrical conditions during PEO process

Gębarowski W., Pietrzyk S.

Ochrona przed Korozją

|

2013

|

nr 11

508--510

EN

The behaviour of oxide coatings in corrosive solution was investigated. Aluminium samples were oxidized by the plasma electrolytic oxidation process.Differentcathodic current densities in AC cycle were used.In order to characterize corrosion resistance of oxide layers, oxidized samples were immersed in 3.5% NaCl solution and their potentialsrelate to reference electrode were recorded. Furthermore linear polarization and EIS measurements in the same solution after different corrosion time were performed.Sample oxidized at condition in which cathodic current density exceeded anodic one is distinguished by higher stability and much lower current during anodic polarization.

PL

W pracy badano zachowanie warstw tlenkowych w środowisku korozyjnym. Na próbkach aluminiowych została wytworzona warstwa tlenkowa na drodze plazmowego utleniania elektrolitycznego. Zastosowano różne gęstości prądowe cyklu katodowego w przebiegu prądu zmiennego. W celu zbadania odporności na korozję, próbki z wytworzoną warstwą tlenkową zostały umieszczone w 3,5% roztworzeNaCl, a następnie był rejestrowany ich potencjał względem elektrody odniesienia. Dodatkowo badano próbki poprzez ich polaryzację liniową oraz za pomocą elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej. Próbki, na których warstwa tlenkowa była wytworzona w warunkach, przewyższającego udziału gęstości prądowej cyklu katodowego nad cyklem anodowym wyróżniały się większą stabilnością oraz znacznie niższymi wartościami natężenia prądu podczas polaryzacji w stronę anodową.

4

Influence of the cathodic pulse on the formation and morphology of oxide coatings on aluminium produced by plasma electrolytic oxidation

Gębarowski W., Pietrzyk S.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 1

241-245

EN

Plasma electrolytic oxidation (PEO) is an effective method to obtain hard ceramic coatings on Al, Mg and Ti alloys. Micro-discharges occurring on the electrode surface during process promote the creation of crystalline oxides phases which improve mechanical properties of the coating. By using alternate current (AC) at some current conditions the process can be conducted in ‘soft’ spark regime. This allows producing thicker layers, increasing growth rate and uniformity of layer, decreasing amount of pores and defects. These facts proof the importance of cathodic pulse in the PEO mechanism; however its role is not well defined. In this work, influence of anodic to cathodic current density ratio on kinetics of coating growth, its morphology and composition were investigated. The PEO process of pure was conducted in potassium hydroxide with sodium metasilicate addition. The different anodic to cathodic average currents densities ratios of pulses were applied. The phase composition of coatings was determined by XRD analysis. Morphology of obtained oxide layers was investigated by SEM observations.

PL

Plazmowe utlenianie elektrolityczne (PEO) jest efektywną metodą otrzymywania twardych, ceramicznych powłok głównie na stopach Al, Mg oraz Ti. Mikro-wyładowania występujące na powierzchni elektrody podczas procesu promują tworzenie się krystalicznych faz tlenkowych, które polepszają właściwości mechaniczne powłok. Stosując prąd zmienny, możliwe jest wprowadzenie procesu w tryb tzw. 'miękkiego' iskrzenia przy pewnych parametrach prądowych. Pozwala to otrzymywać grubsze powłoki, zwiększyć szybkość narastania i równomierność warstwy oraz zmniejszyć ilość porów i defektów. Świadczy to o dużym wpływie impulsu katodowego na mechanizm narastania warstwy w procesie PEO, jednak jego rola nie została jeszcze dobrze poznana. W niniejszej pracy badany był wpływ stosunku anodowej gęstości prądowej do katodowej na kinetykę wzrostu warstwy oraz jej morfologię i skład. PEO przeprowadzano w roztworze wodorotlenku potasu z dodatkiem metakrzemianu sodowego. Podkładką było czyste aluminium. Stosowane były przebiegi o różnym stosunku średniej gęstości prądowej anodowej do katodowej. Skład fazowy warstw został określony na drodze analizy dyfrakcji promieni rentgenowskich. Morfologia warstw tlenkowych była badana na drodze obserwacji pod skaningowym mikroskopie elektronowym.

5

Plazmowe utlenianie elektrolityczne aluminium zarys technologii procesu

Gębarowski W., Pietrzyk S.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2012

|

R. 57, nr 4

237-242

PL

Plazmowe utlenianie elektrolityczne pozwala otrzymywać na stopach aluminium tlenkowe warstwy ochronne o wysokich parametrach mechanicznych, znacznie przewyższających powłoki otrzymywane na drodze tradycyjnego anodowania. Jest to spowodowane ich litą strukturą, zawierającą dużą ilość twardych faz krystalicznych Al2O3. Warstwy charakteryzują się bardzo dużą twardością, odpornością na ścieranie, posiadają znakomitą przyczepność do podłoża i dobrą odporność na korozję. Własności otrzymywanych powłok zależą głównie od warunków prądowych oraz składu i temperatury elektrolitu. Wysokie potencjały międzyelektrodowe w trakcie trwania procesu wywołują mikrowyładowania, powodujące przebijanie warstewki utlenionej i występowanie lokalnie bardzo wysokich temperatur, odpowiadających za specyficzną budowę i własności warstwy tlenkowej.

EN

Plasma electrolytic oxidation is the relatively new method of oxide layers formation on aluminium alloys. Plasma electrolytic oxide coatings have more advantageous mechanical properties than coatings obtained in traditional anodizing. It is due to dense structure with high content of hard, crystalline phases of Al2O3. Coatings offer very high hardness, wear resistance, great interfacial adhesion and good corrosion resistance. Thickness of alumina layers can reach up to 300 [mi]m. The final properties of coatings depend on the process parameters like: current conditions, composition and temperature of electrolyte. During the process high potentials occur, which result in electric breakdowns of oxide layer visible as a short duration micro-arcs on whole surface of electrode. These micro breakdowns locally heat up oxide to very high temperatures, which leads alumina fusing. This phenomenon is responsible for the specific morphology of oxide layer. Plasma electrolytic oxidation is environmentally friendly because of high diluted electrolytes are used. Coatings have many applications in industry, especially in areas with particularly high endurance requirements. Additionally this technique gives great possibilities to producing many different composites coatings.

6

Zanieczyszczenie ciekłego aluminium węglikiem glinu

Pietrzyk S., Palimąka P., Gębarowski W.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2010

|

R. 55, nr 5

278-283

PL

W trakcie konwencjonalnego procesu elektrolizy, aluminium i węgiel pozostają w bliskim, fizycznym kontakcie. Obliczenia termodynamiczne wskazują, że węglik glinu może powstawać w środowisku elektrolizera do redukcji aluminium. Możliwe są dwa mechanizmy tworzenia i zanieczyszczenia aluminium węglikiem: (1) w wyniku bezpośredniej reakcji pomiędzy metalem a węglowym wyłożeniem katody elektrolizera oraz (2) wskutek wytrącania węglika glinu wewnątrz metalu w trakcie schładzania aluminium do temperatury odlewania. Zanieczyszczenie pierwotnego metalu węglikiem glinu jest potencjalnie niebezpieczne z powodu powstawania wtrąceń szkodliwych defektów i niepożądanych stanów powierzchniowych na wyrobach ze stopów aluminium. Referat dotyczy tworzenia węglika aluminium w elektrolizerze jak również opinii o jego wytrącaniu i usuwaniu w procesie odlewania.

EN

Aluminium and carbon are close in physical contact during the conventional electrolytic reduction process. Thermodynamics indicate that aluminium carbide can form in reduction cell environments. Two possible mechanisms of aluminium carbide formation and contamination of aluminium are: (1) direct reaction between metal and carbon cathode lining in the reduction cell, and (2) internal precipitation within the metal as the aluminium is cooled to casting temperature. Contamination of primary metal with aluminium carbide is potentially detrimental for reason to produce harmful inclusion defect and objectionable surface condition in aluminium alloy products. The paper is focused on formation of aluminium carbide in the electrolytic cell as well as the opinion on its precipitation and removal in the casting process.