Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Corrosion properties of Ni-B/Al203 composites layers produced by electroless method

Cieślak G., Mazurek A., Bartoszek W., Trzaska M.

Ochrona przed Korozją

|

2017

|

nr 7

215--217

EN

The paper presents results of studies of alloy composite layers of Ni-B/Al203 produced by electroless method on steel substrate. As the dispersion phase is the powder of aluminum oxide Al203 with nanometric size. Two variants of Ni-B/Al203 layers deposited from a bath containing different amounts of aluminum oxide (5 and 10 g/dm3) were prepared and for comparison purposes the Ni-B layer without built-AI203 particles was also studied. The powder of Al203 and the produced layers were examined by the scanning electron microscopy (SEM), X-Ray diffraction (XRD), optical microscopy and measurements of Vickers microhardness, and of roughness parameters of Ra and Rr Corrosion resistance were studied by the potentiodynamic method in the environment of 0.5 M Nad. The results of identifications of structure of the Al203 powder and produced Ni-B and Ni-B/Al203 layers, their microhardness and results of corrosion testing are presented. The produced layers are compact and have uniform thickness. Incorporation of Al203 powder particles in a matrix of nickel-boron increases the level of surface development and increase of corrosion resistance.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań stopowych warstw kompozytowych Ni-B/ Al2O3 wytwarzanych metodą bezprądową na podłożu stalowym. Jako fazę dyspersyjną stosowano proszek tlenku glinu Al2O3 o nanometrycznych wymiarach cząstek. Wytworzono dwa warianty warstw kompozytowych Ni-B/ Al2O3 osadzanych z kąpieli o różnej zawartości tlenku glinu (5 i 10 g/dm3), oraz w celach porównawczych warstwę Ni-B bez wbudowanych cząstek Al2O3. Proszek Al2O3 oraz wytworzone warstwy Ni-B badano za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM), dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego (XRD), mikroskopii optycznej, pomiarów mikrotwardości metodą Vickersa oraz parametrów chropowatości Ra i Rz. Badania odporności na korozję zrealizowano metodą potencjodynamiczną w środowisku 0,5 M NaCl. Przedstawiono wyniki badań struktury proszku Al2O3 oraz powłok Ni-B oraz Ni-B/ Al2O3, a także mikrotwardość oraz odporność na korozję w badanych warunkach. Wytworzone warstwy charakteryzują się zwartą budową i równomierną grubością. Wbudowanie cząstek proszku Al2O3 w niklowoborową osnowę wpływa na zwiększenie stopnia rozwinięcia powierzchni oraz zwiększenie odporności na korozję.

2

Structure and properties of composite layers of nitrided layers with surface zone of manganese phosphate type produced on 32CDV13 steel

Kulkowski K., Zych A., Trojanowski J., Rudnicki J., Wierzchoń T.

Inżynieria Materiałowa

|

2017

|

Vol. 38, nr 5

231--236

EN

Due to its high mechanical properties the 32CDV13 steel is widely used in the industry for the production of highly loaded parts of machines and equipment. The increase in the durability and the reliability of elements is currently being achieved by using conventional methods of surface treatments: carburizing processes, burnishing and surface hardening. Hybrid processes constitute an alternative to these solutions, leading to obtaining of composite layers. They combine two or more techniques during surface treatments, enabling the formation of surface layers with unique and complementary properties. This paper presents the structure (light microscopy, SEM) and the results of friction wear resistance (“ball on disc” method) of composite layers produced on heat treated 32CDV13 steel after it was (hardness 36 HRC) subjected to the hybrid process which combined the glow discharge nitriding process and phosphating method. The results show improvement of tribological properties, especially reduction of friction coefficient in comparison to nitrided layer.

PL

Stal 32CDV13 (1.8522) ze względu na dobre właściwości mechaniczne jest materiałem stosowanym m.in. do produkcji wysokoobciążonych części maszyn i urządzeń. Zwiększenie trwałości i niezawodności wykonywanych elementów realizowane jest obecnie m.in. z zastosowaniem konwencjonalnych obróbek powierzchniowych, takich jak procesów nawęglania, nagniatania i hartowania powierzchniowego. Alternatywę dla tych rozwiązań stanowią procesy hybrydowe prowadzące do uzyskiwania warstw kompozytowych. Łączą one od dwóch do kilku technik obróbek powierzchniowych, umożliwiając wytworzenie warstw o unikatowych, wzajemnie uzupełniających się właściwościach. W ramach realizowanych badań w celu poprawy odporności na zużycie przez tarcie wytworzono na stali 32CDV13 w procesie hybrydowym łączącym proces azotowania jarzeniowego z fosforanowaniem chemicznym warstwy kompozytowe typu strefa dyfuzyjna azotu w sorbicie + strefa azotków żelaza ε + γʹ + powierzchniowa strefa fosforanów manganowych. Przeprowadzono badania struktury wytworzonych warstw oraz badania odporności na zużycie metodą „kula–tarcza”.

3

Structure and adhesion of nickel–phosphorus coatings plated on the nitrided 1.2343 (WCL) steel

Zych A., Kulikowski K., Kucharska B., Wierzchoń T.

Inżynieria Materiałowa

|

2017

|

Vol. 38, nr 6

254--258

EN

Modern industry expects comprehensive solutions in terms of ensuring adequate exploitation properties of materials, such as high hardness, wear resistance, fatigue strength and corrosion resistance in aggressive environments. These requirements can be met via surface treatments, especially vigorously developed in recent years hybrid technologies, which merge various methods in the aspect of composite layers production. Those layers are characterized by complementing or entirely new properties in comparison to layers or coatings manufactured in separate processes. In this study the plasma nitriding process and electroless nickel plating are combined. In the production of composite layers consisting of surface layer and coating, in this particular case it is essential to ensure good adhesion of the Ni(P) coating to nitrided substrate. This paper presents microstructure (light microscopy), microhardness (crosssection and surface), surface roughness and scratch test results after different variants and steps of treatment of heat treated 1.2343 (WCL) steel. The study was conducted on the nitrided layers varying in structure and surface topography due to grinding prior to electroless nickel plating. The results show that heat treatment subsequent to electroless nickel plating leads to increase in composite layers’ hardness and adhesion of Ni(P) coating to nitrided layer. Moreover, Ni(P) coating might act as a solid lubricant in some cases.

PL

Celem badań było określenie wpływu struktury, twardości oraz rozwinięcia powierzchni warstwy azotowanej na stali 1.2343, a także procesu obróbki cieplnej powłoki Ni(P) na przyczepność powłoki niklowo-fosforowej do azotowanego podłoża. W pracy zawarto wyniki badań chropowatości powierzchni, mikrostruktury warstw kompozytowych, ich twardości oraz przyczepności.

4

Abrasion resistance of Ni-B/Si3N4 composite layers produced by electroless method

Mazurek A., Cieślak G., Bartoszek W., Trzaska M.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2017

|

Vol. 87, nr 1

21--26

EN

Purpose: The paper presents the results of investigations of Ni-B/Si3N4 composite layers produced on steel substrate by electroless method. Design/methodology/approach: Amorphous silicon nitride powder (Si3N4) with nanometric particle sizes was used as a dispersion phase for the production of composite layers. Ni-B/Si3N4 composite layers were produced in baths of varying Si3N4 powder content. For comparative purposes, the study also includes results related to a Ni-B layer. The Si3N4 powder and the structure of the produced layers were characterized. The topography and morphology of the surface of the produced layers are presented. The adhesion of the layers to the substrate material was determined. Microhardness and tribological properties of test materials were determined. Findings: The results of the studies show that Ni-B/Si3N4 composite layers and Ni-B composite layers are characterized by compact structures and good adhesion to the substrate material. The incorporation of Si3N4 particles into the Ni-B layers increases the degree of surface development of the layers. The Ni-B/Si3N4 composite layer material exhibits less microhardness and less abrasive wear compared to Ni-B layers. However, the extent of wear damage of the Ni-B/Si3N4 is relatively small comparing to Ni-B layers.

5

Kształtowanie właściwości warstw wierzchnich na podłożu ze stopu tytanu za pomocą obróbki laserowej

Lisiecki A.

Stal, Metale & Nowe Technologie

|

2016

|

nr 1-2

80--87

PL

W artykule opisano wyniki badań procesu azotowania laserowego gazowego warstw wierzchnich stopu tytanu Ti6Al4V za pomocą lasera diodowego dużej mocy o emisji bezpośredniej (HPDDL), emitującego promieniowanie w zakresie bliskiej podczerwieni o długości fali 808 nm, prostokątnym kształcie ogniska wiązki laserowej i równomiernym, wielomodowym rozkładzie energii TEM na przekroju ogniska oraz za pomocą lasera dyskowego o kołowym kształcie wiązki laserowej i rozkładzie energii zbliżonym do jednomodowego gaussowskiego. Wykazano, że zastosowanie lasera HPDDL w procesie azotowania stopu tytanu jest korzystne i umożliwia wytworzenie warstw wierzchnich o wysokiej jakości i kształtowanie właściwości tych warstw w szerokim zakresie.

EN

The article describes the results of studies on the process of laser gas nitriding of surface layers on the titanium alloy Ti6Al4V conducted by means of continuous wave high power direct diode laser (HPDDL), which emits in the near infrared band at the wave length of 808 nm, with a rectangular shape of the laser beam, and uniform, multimode TEM energy distribution across the laser beam, and also by means of disk laser having a circular laser beam with almost single mode Gaussian energy distribution across the beam spot. It was shown that application of the HPDDL laser in the process of laser gas nitriding of titanium alloy is advantageous and allows for the production of surface layers with high quality and allows for shaping the properties of the layers in a wide range.

6

Nanocomposite Ni/diamond layers produced by the electrocrystallization method

Trzaska M., Mazurek A.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2016

|

Vol. 75, nr 1

34--40

EN

Purpose: The aim of this paper concerns the manufacturing of nanocomposite Ni/diamond surface layers deposited on S235JR carbon steel using electrocrystallization method and examinations of their structures and properties. Design/methodology/approach: The performed research covers Ni/diamond nanocomposite layers and for comparison purposes also nickel layers produced by the electrocrystallization method. The disperse phase structure and whole produced layers were characterized by: X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), optical microscopy. The realized research was performed to select the features of the produced layers such as microhardness, tribological properties and corrosion resistance. Findings: The results of completed studies indicate on a compact structure and a good adhesion of produced layers with the steel substrate. The Ni/diamond nanocomposite layer shave a higher hardness and wear resistance, as well as greater corrosion resistance tested in a corrosive environment as compared to Ni nanocrystalline layers. Research limitations/implications: It is reasonable to continue further research on influences of different amount of nanodiament in nickel matrix and its impact on the tribological, corrosion, and thermal properties so produced nanocomposite layers.

7

Structure and properties of Ni-P/PTFE composite coatings produced by chemical reduction method

Trzaska M., Cieślak G., Mazurek A.

Composites Theory and Practice

|

2016

|

R. 16, nr 3

174--179

EN

The paper presents the results of investigations on Ni-P/PTFE alloy composite coatingsproduced by the electroless method. Ni-P coatings were deposited from two baths differing in composition and pH (acidic and alkaline). PTFE powders with a nanometric size of particles was used as the dispersion phase. The coatings were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), optical microscopy, roughness measurements and Vickers microhardness measurements. Abrasive wear testing of the Ni-P/PTFE coatings was carried out by friction of the ball at a constant pressure on the sample using a Calotest apparatus. Images of the surface morphology, cross section of the coatings and sample surfaces after wear tests are presented. The coatings are compact and have good adhesion to the steel substrate. Incorporation of the PTFE powder particles in the nickel-phosphorus matrix increases the degree of surface development and hardness of the coating material and increases the wear resistance.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań stopowych powłok kompozytowych Ni-P/PTFE wytwarzanych metodą bezprądową. Powłoki Ni-P osadzano z dwóch kąpieli różniących się składem oraz pH (kwaśna oraz zasadowa) na stali. Jako fazę dyspersyjną stosowano proszek politetrafluoroetylenu (PTFE). Powłoki były badane za pomocą następujących technik badawczych: skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM), dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego (XRD), mikroskopii optycznej, pomiarów mikrotwardości metodą Vickersa, pomiarów parametrów chropowatości powierzchni. Badania zużycia ściernego powłok Ni-P/PTFE realizowano za pomocą kulotestera przy stałym nacisku kulki na badaną próbkę. Przedstawiono obrazy morfologii powierzchni, przekrojów poprzecznych powłok i powierzchni po badaniach zużycia ściernego. Wytworzone powłoki charakteryzują się zwartą budową i dobrą przyczepnością do stalowego podłoża. Wbudowanie cząstek proszku PTFE w niklowo-fosforową osnowę wpływa na zwiększenie stopnia rozwinięcia powierzchni, twardości materiału powłok oraz zwiększenie odporności na zużycie ścierne.

8

Warstwy kompozytowe Ni/grafen wytwarzane metodą redukcji elektrochemicznej

Cieślak G., Mazurek A., Trzaska M.

Inżynieria Powierzchni

|

2015

|

nr 3

44--47

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczące powierzchniowych warstw kompozytowych nikiel/grafen (Ni/G) i warstw niklowych o nanokrystalicznej strukturze, wytwarzanych metodą redukcji elektrochemicznej. Grafen, stosowany jako faza dyspersyjna, charakteryzowano za pomocą spektroskopii Romana i skaningowej mikroskopii elektronowej. Przedstawiono wyniki badań dyfrakcyjnych -warstwy niklowej i analizy morfologii powierzchni wytworzonych warstw niklowych i kompozytowych Ni/G. Określano mikrotwardość warstw metodą Vickersa oraz parametr chropowatości Ra powierzchni podłoża, a także warstw Ni oraz Ni/G. Wytwarzane elektrochemicznie warstwy Ni/G charakteryzują się większym stopniem rozwinięcia powierzchni oraz większą twardością w porównaniu z warstwami niklowymi.

EN

The paper presents the results of the studies concerning nickel/graphene (Ni/G) composite layers and nickel (Ni) layers of nanocrystalline structure produced by means of the electrochemical reduction method. Graphene used as the disperse phase was characterized by Raman spectroscopy and scanning electron microscopy. The diffraction analysis of the material, morphology and surface topography of the Ni and Ni/G composite layers were presented. The micro-hardness of the layers by Vickers method and the roughness parameter (R J of the surface and also of the Ni and Ni/G layers were examined. The studies have shown that the Ni/G composite layers produced by means of the electrochemical method arę characterized by a higher degree of surface roughness and higher hardness than Ni layers.

9

Composite Layers “MgAl Intermetalic Layer / PVD Coating” Obtained On The AZ91D Magnesium Alloy By Different Hybrid Surface Treatment Methods

Smolik J., Mazurkiewicz A., Kacprzyńska-Gołacka J., Rydzewski M., Szota M., Mizera J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 2A

1031--1035

EN

Magnesium alloys have very interesting physical properties which make them ‘materials of the future’ for tools and machine components in many industry areas. However, very low corrosion and tribological resistance of magnesium alloys hampers the implementation of this material in the industry. One of the methods to improve the properties of magnesium alloys is the application of the solutions of surface engineering like hybrid technologies. In this paper, the authors compare the tribological and corrosion properties of two types of “MgAlitermetalic / PVD coating” composite layers obtained by two different hybrid surface treatment technologies. In the first configuration, the “MgAlitermetalic / PVD coating” composite layer was obtained by multisource hybrid surface treatment technology combining magnetron sputtering (MS), arc evaporation (AE) and vacuum heating methods. The second type of a composite layer was prepared using a hybrid technology combined with a diffusion treatment process in Al-powder and the electron beam evaporation (EB) method. The authors conclude, that even though the application of „MgAlitermetalic / PVD coating” composite layers can be an effective solution to increase the abrasive wear resistance of magnesium alloys, it is not a good solution to increase its corrosion resistance.

PL

Stopy magnezu charakteryzują się bardzo interesującymi właściwościami fizycznymi które powodują że, są one określane mianem materiałów przyszłości dla narzędzi oraz elementów maszyn stosowanych w wielu obszarach gospodarki. Ze względu na bardzo niską odporność korozyjną oraz tribologiczną występują trudności we wdrażaniu stopów magnezu do przemysłu. Jedną z metod poprawy właściwości stopów magnezu jest zastosowanie nowoczesnych rozwiązań inżynierii powierzchni. W artykule autorzy porównali tribologiczne oraz korozyjne właściwości dwóch różnych konfiguracji warstw kompozytowych typu „MgAlitermetalic / powłoka PVD” otrzymanych dwoma różnymi metodami hybrydowej obróbki powierzchniowej. W pierwszej konfiguracji warstwa kompozytowa „MgAlitermetalic / powłoka PVD” została otrzymana z wykorzystaniem wieloźródłowej hybrydowej technologii obróbki powierzchniowej, obejmującej połączenie rozpylania magnetronowego (MS), odparowania łukiem elektrycznym (AE) oraz próżniowej obróbki cieplnej. Drugi rodzaj warstwy kompozytowej został otrzymany z wykorzystaniem technologii hybrydowej łączącej proces dyfuzji w proszku aluminium z metodą odparowania wiązką elektronów (EB). Wykazano, że wytwarzanie warstw kompozytowych typu „MgAlitermetalic / powłoka PVD” na stopach magnezu jest efektywnym rozwiązaniem w celu zwiększenia odporności na zużycie ścierne, jednakże nie zapewnia wymaganego zwiększenia odporności korozyjnej tych stopów.

10

Properties of thin films of high-k oxides grown by atomic layer deposition at low temperature for electronic applications

Gieraltowska S., Wachnicki Ł., Witkowski B. S., Godlewski M., Guziewicz E.

Optica Applicata

|

2013

|

Vol. 43, nr 1

17--25

EN

Thin films of high-k oxides are presently used in semiconductor industry as gate dielectrics. In this work, we present the comparison of structural, morphological and electrical properties of binary and composite layers of high-k oxides that include hafnium dioxide (HfO2), aluminum oxide (Al2O3) and zirconium dioxide (ZrO2). We deposit thin films of high-k oxides using atomic layer deposition (ALD) and low growth temperature (60–240 °C). Optimal technological growth parameters were selected for the maximum smoothness, amorphous microstructure, low leakage current, high dielectric strength of dielectric thin films, required for gate applications. High quality of the layers is confirmed by their introduction to test electronic structures, such as thin film capacitors, transparent thin film capacitors and transparent thin film transistors. In the latter structure we use semiconductor layers of zinc oxide (ZnO) and insulating layers of high-k oxide grown by the ALD technique at low temperature (no more than 100 °C).

11

Wpływ dodatku pasywatora na odporność korozyjną warstw kompozytowych typu warstwa azotowana z powłoką fosforanów cynkowo-żelazowych

Brojanowska A., Kulikowski K., Wierzchoń T.

Ochrona przed Korozją

|

2012

|

nr 11

480-485

PL

Technologie hybrydowe, łączące różne obróbki powierzchniowe, należą do najbardziej dynamicznie rozwijających się kierunków rozwoju inżynierii powierzchni. Umożliwiają one bowiem wytworzenie warstw powierzchniowych o unikalnych, wzajemnie uzupełniających się właściwościach. W artykule przedstawiono strukturę (mikroskopia optyczna, SEM, XRD) oraz wyniki badań odporności koroyzjnej (metody: rejestracja potencjału w układzie otwartym, elektrochemiczna spektroskopia impedancyjna, metoda krzywych polaryzacji) warstw kompozytowych na stali X37CrMoV5-1 po obróbce cieplnej (twardość 53HRC) wytworzonych w procesie hybrydowym łączącym metody azotowania jarzeniowego i fosforanowania chemicznego. Są to warstwy typu (od powierzchni): fosforany cynkowo- żelazowe - azotki żelaza Fe4N i Fe2-3N - strefa roztworowa azotu w żelazie o powierzchniowej strefie fosforanów cynkowo-żelazowych o grubości 6 [mikro]m. Tak wytworzone warstwy zmodyfikowano poprzez nasycenie preparatem pasywującym IKOROL opracowanym na Wydziale Chemicznym Politechniki Warszawskiej. Zbadano wpływ ww. dodatku na odporność korozyjną warstw kompozytowych.

EN

Hybrid technologies, combining various surface treatment processes, belong to the most dynamically developing surface engineering methods as they enable creation of surface layers having unique, complementary properties.The article presents structure (optic microscopy, SEM, XRD) and results of corrosion resistance investigation (open circuit potential measurement, electrochemical impedance spectroscopy, potentiodynamic method) of composite layers on X37CrMoV5-1 steel after heat treatment (hardness 53HRC) produced in the hybrid process combining glow discharge assisted nitriding and chemical phosphating methods. These are the layers of the following type (starting from the surface): zinc-iron phosphates (6 ?m thickness) - iron nitrides Fe4N and Fe2-3N - nitrogen in iron solution zone. Composite layers were modified by impregnating with oxidizing inhibitor IKOROL produced by Faculty of Chemistry Warsaw University of Technology. Influence of passivator on corrosion resistance of composite layer was examined.

12

Odporność korozyjna warstw azotowanych jarzeniowo po procesie fosforanowania

Brojanowska A., Kulikowski K., Wierzchoń T.

Ochrona przed Korozją

|

2012

|

nr 5

204-207

PL

Wysokie wymagania (m.in. wysoka odporność korozyjna, odporność na zużycie przez tarcie, także w podwyższonych temperaturach, odporność na duże obciążenia mechaniczne) stawiane materiałom w wielu gałęziach nowoczesnego przemysłu mogą być spełnione m.in. metodami inżynierii powierzchni, a w szczególności rozwijanymi w ostatnich latach procesami hybrydowymi, łączącymi różne obróbki powierzchniowe. W artykule przedstawiono badania odporności korozyjnej warstw azotowanych z powierzchniową strefą związków (Fe2-3N+Fe4N) na stali EN X38CrMoV5.1 (WCL) poddanych procesowi fosforanowania chemicznego w celu wytworzenia drobnokrystalicznej i grubokrystalicznej strefy fosforanów cynku oraz określenia ich wpływu na odporność korozyjną. Do badań właściwości korozyjnych warstw kompozytowych zastosowano metody elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej i potencjodynamiczną, a uzyskane wyniki badań omówiono w ścisłej korelacji z mikrostrukturą i morfologią wytwarzanych warstw.

EN

High requirements (high corrosion resistance, frictional wear resistance, and good mechanical properties) for materials in many branches of modern industry can be fulfi lled, using surface engineering methods in particular, developed in recent years, hybrid processes - combining various surface treatments. The paper presents the results of corrosion resistance of nitrided layers with surface zone of nitides (Fe2-3N+Fe4N) on EN X38CrMoV5.1 (WCL) steel treated by chemical phosphating to produce a fine-crystalline and coarse-crystalline zinc phosphate zone and determine their effect on corrosion resistance. In order to determine the corrosion resistance of the composite layer the electrochemical impedance spectroscopy and potentiodynamic test methods were used. The obtained results are discussed in close correlation to the microstructure and morphology of produced layers.

13

Tlenki dielektryczne wytwarzane metodą osadzania warstw atomowych w niskich temperaturach dla zastosowań w elektronice jako izolatory

Gierałtowska S., Wachnicki Ł., Witkowski B. S., Godlewski M., Guziewicz E.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2012

|

Vol. 53, nr 9

68-70

PL

Tlenki o wysokiej stałej dielektrycznej (ang. high-k oxides) pełniące funkcję izolatora są powszechnie wykorzystywane w przyrządach półprzewodnikowych (procesorach, pamięciach masowych). Nasze badania zostały skoncentrowane na optymalizacji parametrów technologicznych wzrostu cienkich warstw dielektrycznych: dwutlenku hafnu (HfO₂), tlenku glinu (Al₂O₃) oraz dwutlenku cyrkonu (ZrO₂), a także ich warstw kompozytowych. Wysokiej jakości tlenki zostały otrzymane z wykorzystaniem metody osadzania warstw atomowych (ang. Atomie Layer Deposition, ALD) w niskiej temperaturze (60...240 C).

EN

Oxides with high dielectric constant (called "high-k oxides") as insulators are commonly used in semiconductor manufacturing processes. Our research was focused on the optimization of technological growth parameters for thin dielectric films: hafnium dioxide (HfO₂), aluminum oxide (Al₂O₃) and zirconium oxide (ZrO₂), and their composite layers. High quality oxides were prepared using the Atomic Layer Deposition method Atomic Layer Deposition (ALD) at low temperature (60-240 C).

14

Odporność korozyjna warstw kompozytowych typu warstwa azotowana z powierzchniową strefą fosforanów cynku na stali WCL

Brojanowska A., Truszkowski T., Kulikowski K., Wierzchoń T.

Ochrona przed Korozją

|

2011

|

nr 6

285-288

PL

Nowoczesny przemysł stwarza potrzebę wytwarzania materiałów charakteryzujących się m.in. wysoką odpornością korozyjną, odpornością na zużycie przez tarcie, także w podwyższonych temperaturach, odpornością na duże obciążenia mechaniczne. Takie wymagania można spełnić m.in. metodami inżynierii powierzchni, a w szczególności rozwijanymi w ostatnich latach procesami hybrydowymi, łączącymi różne obróbki powierzchniowe. W artykule przedstawione będą wyniki badań odporności korozyjnej stali WCL poddanej obróbce hybrydowej, łączącej procesy azotowania jarzeniowego i fosforanowania chemicznego, w wyniku której wytworzona jest warstwa kompozytowa typu dyfuzyjna warstwa azotowana, składająca się ze strefy roztworowej i azotków żelaza Fe4N z powierzchniową powłoką fosforanów cynku. W celu określenia odporności korozyjnej badanej warstwy kompozytowej zastosowano metody elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej i potencjodynamiczną, a uzyskane wyniki badań omówiono w ścisłej korelacji z mikrostrukturą i morfologią wytwarzanych warstw.

EN

Modern industry creates the need for production of materials characterized by, among others, high corrosion and frictional wear resistance at high temperatures, and good mechanical properties. Such requirements are fulfilled using surface engineering methods, in particular, developed recently hybrid processes which rely on combining various surface treatments. The article presents the results of corrosion resistance of WCL steel treated by hybrid process (combining the processes of plasma nitriding and chemical phosphating). The produced composite diffusion layer consists of the nitrided layer, composed of diffusion layer and iron nitrides Fe4N with zinc phosphate. In order to determine the corrosion resistance of the composite layer the electrochemical impedance spectroscopy and potentiodynamic test methods were used. The obtained results are discussed in close correlation with the microstructure and morphology of the produced layers.

15

Composite layers fabricated by in situ technique in iron castings

Olejnik E., Janas A., Kolbus A., Grabowska B.

Kompozyty

|

2011

|

R. 11, nr 2

120-124

EN

The paper presents the results of studies on the development of 3 to 6 x 10−³ m thick composite layers in iron castings. The said layers are formed by an SHS reaction that occurs between the substrates, i.e. titanium and carbon, introduced into the mould. outcome is the synthesis of TiC carbides in a liquid alloy, where the hardness of these layers is 1950 MHV and the size ranges from 2 to 10 x 10 -6 m. Within the layer, locally coagulated clusters are formed. The stoichiometric mixture of titanium and carbon powders introduced to the mould, provokes changes in the alloy solidification conditions. This was confirmed by a DTA analysis, the results of which have indicated a change in the chemical composition of the alloy and local temperature rise in the reaction zone, amounting to 85 K respective of the remaining part of the casting.

PL

Przedstawiono wyniki badań dotyczące otrzymywania in situ warstw kompozytowych w odlewach z żeliwa. Powstają one w następstwie reakcji SHS (Self-Propagating High-Temperature Synthesis) zachodzącej pomiędzy wprowadzonymi do formy substratami, tj. tytanem i węglem. Inicjatorem reakcji jest zalewany do formy ciekły metal o temperaturze 1652 K. Wytworzone w wyniku burzliwej reakcji węgliki ulegają rozproszeniu w ciekłym metalu, tworząc po procesie krystalizacji osnowy warstwę kompozytową o grubości od 3 do 6 x 10-³ m. Wielkość uzyskanych faz ceramicznych o kształcie zbliżonym do owalnego wynosi od 2 do 10 x 10 -6 m. Tworzą one w obrębie warstwy lokalnie zwarte i skoagulowane formy, a ich maksymalna twardość wynosi 1950 MHV. Otrzymane krzywe TDA stopu bazowego oraz stopu zawierającego mieszaninę substratów reakcji SHS na dnie formy wskazują na różnice w procesie krystalizacji obu tych materiałów. Dotyczy to głównie krystalizacji stopu zawierającego substraty reakcji SHS, w którym obserwuje się brak efektu cieplnego wywołanego krystalizacją austenitu pierwotnego. Efekt ten widoczny jest w stopie bazowym. Wynik taki wskazuje na zmianę składu stopu wywołaną wprowadzonymi do formy proszkami, tj. tytanem i węglem. Ponadto silnie egzotermiczna reakcja syntezy węglików prowadzi do wzrostu temperatury w strefie reakcyjnej o 85 K.

16

The wear mechanism of hybrid layer “PN+CrN” during the hot forging process

Smolik J. A.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2011

|

Vol. 49, nr 2

215--223

EN

Purpose: One of the most perspective development directions of surface engineering is related to hybrid technologies, which best fulfil the expectations of the industry concerning the obtainment of adequate properties of the surface of tools and machine components. The best known and widely employed hybrid technology of surface treatment using the diffusion phenomenon is the combination of gas nitriding or plasma nitriding (PN+CrN) followed by the deposition of hard, wear resistant coatings by the PVD methods. In this paper the wear mechanisms of forging dies, covered with the PN+CrN hybrid layer were analysed. Design/methodology/approach: The hybrid layers PN+CrN selected for testing were obtained by means of a multi-stage technology of surface treatment encompassing plasma nitriding (PN) and arc-evaporation process. Maintenance tests were conducted at Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen in Hannover, according to different forging time. Findings: It was demonstrated that the dominating mechanisms of the wear process of forging dies covered with the PN+CrN hybrid layer are: thermo-mechanical fatigue of the CrN coating and thermo-mechanical fatigue and plastic deformation of steel substrate. Research limitations/implications: The CrN coating is of great importance in the wear process of forging dies covered with the PN+CrN hybrid layer. Very important in the die wear process is the resistance of the CrN coating to brittle cracking. CrN coating reduces, and as a result significantly limits, stresses initiated in the substrate in the forging process by the operation of external impacts. According to the results of simulation tests, 3 μm-thick CrN coating limits stresses initiated in material and hence reduces the possibility of plastic deformation occurrence in substrate. Practical implications: The obtained results of the tests have been practically applied in the surface engineering laboratory to develop modern surface engineering solutions aimed at increasing the effectiveness of different hybrid layers PN+CrN. Originality/value: In order to ensure the required level of effectiveness of the use of layered composites of the PN+PVD type to increase the durability of forging dies, it is necessary to properly select the composites on the basis of the analysis of the intensity of forging dies wear mechanisms.

17

Emisja polowa z kompozytowych warstw TiOx + Ti wytworzonych metodą rozpylania magnetronowego

Znamirowski Z., Posadowski W. M., Pleszkun M., Tadaszak K.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 11

72-73

PL

Badano polową emisję elektronową z kompozytowych warstw TiOx + Ti utworzonych przez rozpylanie magnetronowe targetu Ti w atmosferze argonowo-tlenowej. Przez zmianę cząstkowego ciśnienia tlenu uzyskano cztery katody z kompozytami o zmiennej proporcji fazy dielektrycznej TiOx do fazy metalicznej Ti. Katoda o maksymalnej ilości fazy Ti była nietrwała (zwarcie). Pozostałe katody, wraz z malejącą zawartością fazy Ti, wykazywały lepsze właściwości emisyjne. Współczynniki wzmocnienia pola elektrycznego wzrastały kolejno od β ∼ (40 i 70 do 110), a progowe natężenia pola elektrycznego malały odpowiednio od Εth (100 i 80 do 70) V/ µm. Możliwe jest dalsze poprawienie właściwości emisyjnych kompozytu TiOx + Ti przez zmniejszenie ilości fazy przewodzącej.

EN

An investiqation of field electron emission from composite layers of TiOx + Ti deposited by magnetron sputtering of Ti target in argon- oxygen atmosphere is presented. Four different cathode compositions with varying proportions of the dielectric TiOx to metallic Ti have been obtained by change of partial oxygen pressure. The cathode with the largest amount of Ti was unstable (short circuit). The remaining cathodes showed better emission properties as the amount ot Ti decreased. The field enhancement factor values were 40,70 and 100 and the threshold electric field was 100, 80 and 70 V/m correspondingly. There is a possibility of further emission properties improvement by a decrease of conducting phase.

18

Odporność korozyjna warstw kompozytowych typu warstwa azotowana z powierzchniową powłoką fosforanów cynku

Brojanowska A., Skołek-Stefaniszyn E., Trzaska M., Wierzchoń T.

Ochrona przed Korozją

|

2010

|

nr 4-5

278-281

PL

Metody inżynierii powierzchni, a w szczególności rozwijane w ostatnich latach procesy hybrydowe, łączące różne obróbki powierzchniowe, pozwalają uzyskać materiały charakteryzujące się m.in. wysoką odpornością korozyjną, dobrymi właściwościami mechanicznymi i odpornością na zużycie ścierne. W artykule przedstawiono wyniki badań odporności korozyjnej stali 316L poddanej obróbce hybrydowej, łączącej procesy azotowania jarzeniowego i fosforanowania chemicznego. Wytworzone warstwy kompozytowe typu warstwa azotowana (austenit azotowy z powierzchniową strefą azotków żelaza i chromu) i zewnętrzna powłoka fosforanów cynku o grubości ok. 1,5 ?m o strukturze grubokrystalicznej wpływają na zmianę odporności korozyjnej stali austenitycznej.

EN

The surface engineering methods, especially developed in recent years hybrid process, that combines different surface treatments, allows to produce materials characterized by i.e. high corrosion resistance, good mechanical properties and high frictional wear resistance. The paper presents the results of corrosion resistance of 316L steel treated by hybrid method, combining the processes of glow discharge nitriding and phosphating. Such produced composite type layers: nitrided layer (expanded austenite with the surface zone of iron and chromium nitrides) and the outer layer of large-grained structure zinc phosphate (with a thickness range about 1.5 ?m) modify the corrosion resistance of austenitic steel.

19

Studies of the structure and properties of Ni-P and Ni-P/Si3N4 surface layers deposited on aluminum by the electroless method

Trzaska M.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2010

|

Vol. 43, nr 1

269--275

EN

Purpose: The paper presents the results of studies on the structure and properties of the nickel Ni-P surface layers and composite Ni-P/Si3N4 surface layers deposited on the surfaces of aluminum 1200 (A2) and its 7075 (PA9) alloy by the electroless method. Design/methodology/approach: The aluminum substrate, the sample surfaces were treated by: degreasing, etching and zincking. The composite layers were produced from a disperse Si3N4 ceramic phase with an amorphous structure and nanometric size grains. Findings: The structure of the ceramic disperse phase Si3N4 and the layer materials was determined. The topography and morphology of the layers were examined. The content of the Si3N4 phase in the layer material was determined. The microhardness of the Ni-P and Ni-P/Si3N4 layers and of the substrate material was examined. The adhesion of the nickel phosphorus and composite layers to the aluminum substrate was determined. The results of studies of the corrosion resistance of the layers are presented. The anodic polarization characteristics, corrosion current densities and corrosion potentials were determined. The results of measurements of the impedance characteristics and the counterpart results obtained by modeling with the use of equivalent electrical circuits are presented. Both the nickel Ni-P and composite Ni-P/Si3N4 layers ensure excellent properties of the aluminum products. Practical implications: A good quality of final the nickel Ni-P surface layers and composite Ni-P/Si3N4 surface layers on the surfaces of aluminum are obtained. The surface layers are characterized by high hardness, frictional wear resistance and ensure excellent protection of the aluminum substrate against corrosion. Originality/value: The produced nickel and composite surface layers have show high hardness as well as very good resistances not only to corrosion but also to mechanical wear.

20

Charakterystyka warstw kompozytowych Ni/Al2O3 wytworzonych metodą elektrochemiczną na aluminium

Trzaska M.

Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji

|

2010

|

Vol. 30, nr 1

75-82

PL

Prezentowane badania dotyczą warstw kompozytowych Ni/Al203 wytwarzanych metodą redukcji elektrochemicznej na aluminium. Warstwy wytwarzano w kąpieli Wattsa z różną zawartością polidyspersyjnego proszku A1203. Proces prowadzono z różną gęstością prądu (3 A/dm2 i 5 A/dm2) oraz różną szybkością mieszania zawiesiny proszku w kąpieli (300, 400 i 500 obr/min). Przedstawiono topografię i morfologię powierzchni uzyskanych warstw. Scharakteryzowano strukturę materiału tych warstw oraz określono udział objętościowy fazy ceramicznej A1203 w materiale kompozytowym. Wyznaczono mikrotwardość i właściwości tribologiczne materiału warstw oraz ich adhezję do aluminiowego podłoża. Badania wykazały, że warstwy kompozytowe Ni/Al203 wytworzone metodą elektrochemiczną na aluminium charakteryzują się zwartą budową i korzystnymi właściwościami tribologicznymi oraz dobrą adhezją do aluminiowego podłoża.

EN

The paper is focused on investigations of properties of surface composite Ni/Al₂0₃ layers produced by the electrochemical method on aluminum. The layers were produced in the Watt bath with different contents of polydisperse Al0₃ powder. The process of layer deposition was realized at different current densities .i.e.3 A/dm₂and 5 A/dm₂ and with different speeds of mixing of the powder suspension in the bath (300, 400 and 500 turns/min). The topography and morphology of the produced layers are presented. The structure of the surface deposits is characterized and the volume content of the ceramic phase in the composite material is determined. The microhardness and tribological properties of the produced layers as well as their adhesion to the aluminum substrate are determined. The performed investigations have proved that the composite Ni/Al203 layers manufactured by the electrochemical method on aluminum exhibit compact structure and favorable tribological properties as well as very good adhesion to the aluminum substrate.