7. Wyniki bada własno ci mechanicznych i u ytkowych stopów Mg-Al-Zn obrobionych cieplnie i powierzchniowo

Transkrypt

1 Open Access Library Volume 2 (8) Wyniki bada własno ci mechanicznych i u ytkowych stopów Mg-Al-Zn obrobionych cieplnie i powierzchniowo 7.1. Wyniki bada własno ci mechanicznych stopów Mg-Al-Zn W celu scharakteryzowania własno ci badanych stopów w zakresie zarówno odkształce spr ystych jak i plastycznych a do zniszczenia próbki w stanie lanym i po obróbce cieplnej, wykonano statyczn prób rozci gania. Wpływ st enia aluminium oraz rodzaju obróbki cieplnej na wytrzymało ć na rozci ganie przedstawiono na rysunku 96. Na podstawie wykonanych bada stwierdzono, e najwi ksz wytrzymało ci na rozci ganie w stanie lanym charakteryzuj si stopy MCMgAl6Zn1 i MCMgAl3Zn1, odpowiednio 192,1 i 191,3 MPa. Wykazano tak e, e podwy szenie st enia Al z 6 do 12% obni a wytrzymało ć na rozci ganie w stanie lanym rednio o 10%. Rysunek 96.Wyniki bada wytrzymało ci na rozci ganie próbek z odlewniczych stopów magnezu Mg-Al-Zn po zastosowanej obróbce cieplnej 108 T. Ta ski

2 Kształtowanie struktury i własno ci powierzchni stopów Mg-Al-Zn Najwi kszy przyrost granicy plastyczno ci oraz wytrzymało ci na rozci ganie ( 60%) w odniesieniu do granicy plastyczno ci i wytrzymało ci stopów bez obróbki cieplnej zarejestrowano dla stopu MCMgAl12Zn1 poddanego starzeniu. Stwierdzono równie znaczny 50% wzrost wytrzymało ci na rozci ganie dla próbek MCMgAl9Zn1 po starzeniu w porównaniu do wytrzymało ci tych stopów w stanie lanym. Najmniejszy przyrost wytrzymało ci na rozci ganie po starzeniu odpowiednio 30,3 i 12,4 MPa, uzyskano dla stopów MCMgAl6Zn1 i MCMgAl3Zn1. Ró nice warto ci wytrzymało ci na rozci ganie dla wszystkich badanych stopów poddanych przesycaniu z chłodzeniem w wodzie i w powietrzu wyniosły maksymalnie 6 MPa. Na podstawie bada wytrzymało ci na rozci ganie potwierdzono, e wzrost st enia aluminium z 3 do 12% zmniejsza pi ciokrotnie wydłu enie badanych stopów (rys. 96). Stopy po obróbce cieplnej z chłodzeniem z piecem oraz starzone charakteryzuj si nieznacznym spadkiem wydłu enia w stosunku do stanu lanego. Rysunek 97. Wyniki pomiarów twardo ci próbek z odlewniczych stopów magnezu Mg-Al-Zn po starzeniu i wtapianiu laserowym 7. Wyniki bada własno ci mechanicznych i u ytkowych stopów Mg-Al-Zn ( ) 109

3 Open Access Library Volume 2 (8) 2012 Badania twardo ci metod statyczn pozwoliły okre lić wpływ st enia aluminium (umocnienia roztworowego) oraz zastosowanego rodzaju obróbki cieplnej i powierzchniowej, na twardo ć magnezowego rdzenia oraz wytworzonej warstwy wierzchniej (rys. 97). Najwi ksz twardo ć 75,4 HRF w stanie lanym wykazuj odlewy ze stopu MCMgAl12Zn1. Jest ona ponad dwukrotnie wy sza w porównaniu do twardo ci 30,6 HRF uzyskanej dla stopu MCMgAl3Zn1. Zastosowane starzenie dla stopów MCMgAl12Zn1, MCMgAl9Zn1 i MCMgAl6Zn1 podwy szyło ich twardo ć, odpowiednio do 94,6; 75,1 i 53,2 HRF. Dla przypadków po przesycaniu w wodzie i w powietrzu twardo ć nieznacznie spada w stosunku do stanu wyj ciowego. Dla odlewów ze stopu MCMgAl3Zn1 najwi ksz twardo ć 40,7 HRF wykazuj próbki po przesycaniu z chłodzeniem w wodzie (rys. 97). Przyczyna takiego stanu zwi zana jest z ograniczeniem umocnienia roztworowego i z tzw. efektem mi kni cia spowodowanym wydzieleniem si po starzeniu fazy Mg 17 Al 12, co w konsekwencji powoduje zubo enie osnowy stopu MCMgAl3Zn1 w atomy aluminium, odpowiedzialne za dodatkowe umocnienie roztworowe. Wpływ warunków wtapiania laserowego, tj.: mocy lasera, szybko ci wtapiania, rodzaju u ytego proszku ceramicznego oraz zastosowanego podło a na twardo ć i przyrost twardo ci warstwy wierzchniej próbek z odlewniczych stopów magnezu zbadano z wykorzystaniem metody Rockwella. Zmierzona twardo ć otrzymanych powierzchni mie ci si w zakresie od 32,4 do 105,1 HRF (rys. 97). W wyniku wykonanych bada stwierdzono, i najwi kszy przyrost twardo ci nast pił w przypadku odlewniczych stopów magnezu MCMgAl3Znl i MCMgAl6Znl wzbogaconych laserowo zastosowanymi cz stkami ceramicznymi [22-34, 37, 43,44]. Na podstawie wykonanych bada mikrotwardo ci warstw kompozytowych uzyskanych metod laserowego wtapiania twardych cz stek w warstw wierzchni odlewniczych stopów magnezu potwierdzono wyra ny przyrost twardo ci, niemniej jednak tylko dla wybranych kombinacji zastosowanego podło a oraz warunków technologicznych procesu, najcz ciej w przypadku warstw z udziałem w glika krzemu, który na przekroju przetopienia, zlokalizowany jest w du ej mierze przy powierzchni lica przetopienia (rys. 98) Wzrost mikrotwardo ci bardzo cz sto ł czony jest równie z mechanizmami strukturalnymi umocnienia dyspersyjnego, jak równie rozdrobnienia ziarna uzyskanego w skutek szybkiej krystalizacji roztopionego materiału, co równie potwierdzaj dane literaturowe [ ]. Powłoki uzyskane w łukowym procesie PVD oraz ze wspomaganiem plazmowym PA CVD na podło u ze stopów magnezu wykazuj znacz co podwy szon mikrotwardo ć (rys. 98). 110 T. Ta ski

4 Kształtowanie struktury i własno ci powierzchni stopów Mg-Al-Zn Rysunek 98. Wyniki pomiarów mikrotwardo ci próbek z odlewniczych stopów magnezu Mg-Al-Zn po starzeniu, wtapianiu laserowym i obróbce PVD i CVD 7. Wyniki bada własno ci mechanicznych i u ytkowych stopów Mg-Al-Zn ( ) 111

5 Open Access Library Volume 2 (8) 2012 Wzrost mikrotwardo ci w rozpatrywanych przypadkach nale y wi zać, ze zmian składu chemicznego i fazowego powłok, warunkami i rodzajem zastosowanej metody PVD lub CVD oraz materiałem podło a i kombinacj wytworzonych warstw. W przypadku powłok wytworzonych w katodowym procesie PVD w atmosferze azotu N 2 typu: Cr/CrN/CrN; Cr/CrN/TiN; Ti/(Ti,Si)N/(Ti,Si)N stwierdzono wyra ny, przekraczaj cy 100% wzrost mikrotwardo ci w porównaniu do mikrotwardo ci materiału podło a (po umocnieniu wydzieleniowym). Wyniki pomiaru mikrotwardo ci konstytuowanych powłok w tym przypadku nie przekraczały warto ci 2000 HV. Natomiast dla powłok azotkowych i w gliko-azotkowych uzyskanych w atmosferze zawieraj cej CH 4 i N 2 typu: Ti/Ti(C,N)/CrN, Ti/Ti(C,N)/(Ti,Al)N stwierdzono najwy szy wzrost mikrotwardo ci powierzchni do wy szej od 2000 HV. Dla przypadku powłoki DLC wytwarzanej w procesie chemicznego osadzania z fazy gazowej zmierzona mikrotwardo ć wyniosła około 2000 HV. W celu porównania odporno ci na cieranie w warunkach symuluj cych warunki pracy odlewniczych stopów magnezu w stanie lanym, po obróbce cieplnej i powierzchniowej, wykonano badania cierania w układzie metal-metal przy zadanym obci eniu 10 N (rys. 99). Odporno ć na cieranie badanych stopów magnezu w stanie obrobionym cieplnie oraz po ró nych operacjach obróbki powierzchniowej, przedstawiono poprzez redni ubytek masy. Wyniki wykonanej próby cieralno ci potwierdzaj, e zarówno obróbka cieplna jak i zmieniaj ce si st enie aluminium w stopach Mg-Al-Zn w zakresie od 3 do 12%, znacz co wpływaj na ich podwy szenie odporno ci na cieranie. Najmniejszym rednim ubytkiem masy w stanie lanym, jak i po obróbce cieplnej, charakteryzuj si stopy MCMgAl12Zn1. Natomiast najni sz odporno ć na cieranie zarówno w stanie lanym jak i po obróbce cieplnej wykazuj stopy MCMgAl3Zn1. Odporno ć na cieranie kompozytowych warstw wytworzonych poprzez wtapianie laserowe w wybranych wariantach jest wy sza ni stopów nie poddanych obróbce powierzchniowej (rys. 99). Wszystkie zmiany własno ci obrabianych laserowo stopów magnezu s ci le zwi zane ze zmianami struktury, składu chemicznego i fazowego w warstwie wierzchniej. Najwi kszym wzrostem odporno ci na zu ycie cierne, a tym samym najmniejszym ubytkiem masy cechuj si stopy MCMgA13Znl i MCMgAl6Znl z laserowo wtopionymi cz stkami w glików TiC w porównaniu do próbek po zwykłej obróbce cieplnej (rys. 99). Stopy magnezu Mg-Al-Zn z naniesionymi na ich powierzchni powłokami typu: Ti/Ti(C,N)/CrN, Ti/Ti(C,N)/(Ti,Al)N, Ti/DLC/DLC wykazuj podwy szon odporno ć na 112 T. Ta ski

6 Kształtowanie struktury i własno ci powierzchni stopów Mg-Al-Zn Rysunek 99. Wyniki pomiarów redniego ubytku masy próbek z odlewniczych stopów magnezu Mg-Al-Zn w zale no ci od zastosowanej obróbki cieplnej i powierzchniowej cieranie w porównaniu do materiału niepokrytego (rys. 99). Badania wykonano tylko dla powłok, których droga tarcia mie ciła si w zakresie od 50 do 600 m. Dla powłok diamentopodobnych po wykonanych badaniach cierania stwierdzono najmniejszy ubytek masy. Twardo ć nakładanych powłok w du ym stopniu koreluje z ich odporno ci na cieranie (rys. 101). Niemniej jednak nie zawsze dla pary tr cej istotnym i decyduj cym czynnikiem jest podwy szenie twardo ci powierzchni, czego dobrym przykładem s samosmaruj ce si powłoki DLC, zmniejszaj ce sił tarcia (współczynnik tarcia) i tym samym chroni ce powierzchnie przed zu yciem. Zgodnie z zastosowanym obci eniem 5 N, redni współczynnik tarcia powłok DLC uzyskany przy pr dko ci lizgowej 0,05 m/s kształtował si w przedziale 0,08-0,15 (rys. 104), odpowiednio ni szym o rz d wielko ci w porównaniu do współczynnika tarcia pozostałych badanych powłok. Taki stan jest charakterystyczny dla powłok typu DLC zło onych z grafitu, który w procesie cierania działa podobnie jak smar, osadzaj c si na przeciwpróbce. 7. Wyniki bada własno ci mechanicznych i u ytkowych stopów Mg-Al-Zn ( ) 113

7 Open Access Library Volume 2 (8) 2012 Rysunek 100. Zale no współczynnika tarcia powłoki od drogi tarcia przeciwpróbki uzyskana na podstawie badania odporno ci na cieranie metod ball-on-disk dla powłok Ti/DLC/DLC osadzonych na podło u z odlewniczych stopów magnezu Ponadto wysoka pr dko ć przesuwu i zwi zana z tym akumulacja ciepła powoduje łatwiejsze tworzenie si warstwy samosmaruj cej, co dodatkowo skutkuje ni szym współczynnikiem tarcia [ , 191, 192]. Wyniki drogi tarcia dla powłok DLC kształtowały si na poziomie przewy szaj cym nawet 70 krotnie wyniki drogi tarcia np. dla powłoki Cr/CrN/CrN, których twardo ć była porównywalna z twardo ci powłok diamentopodobnych (rys. 101). Uzyskane warto ci drogi tarcia dla wszystkich badanych powłok mie ciły si w szerokim zakresie od 6 do 630 m (rys. 101). W trakcie badania odporno ci trybologicznej wytworzonych powłok rejestrowano wykresy zale no ci współczynnika tarcia i/lub przemieszczenia przeciwpróbki w osi pionowej w zale no ci od liczby obrotów tarczy lub przebytej drogi tarcia przez przeciwpróbk do momentu przetarcia badanej powłoki. Dla wszystkich zarejestrowanych krzywych współczynnika tarcia w zale no ci od liczby obrotów lub drogi tarcia wyznaczono podobn charakterystyk, któr mo na podzielić na dwie cz ci (rys. 100). W pierwszej cz ci stwierdzono gwałtowny wzrost współczynnika tarcia wraz ze wzrostem drogi tarcia. Przyj to, i jest to stan nieustalony tarcia. Druga cz ć wykresu ma charakter zbli ony do stanu ustalonego. Gwałtowne zmiany współczynnika tarcia rejestrowane w trakcie badania spowodowane s przez wykruszenia na powierzchni próbki i przeciwpróbki. 114 T. Ta ski

8 Kształtowanie struktury i własno ci powierzchni stopów Mg-Al-Zn Rysunek 101. Zestawienie drogi tarcia do momentu przetarcia powłoki oraz minimalnego i maksymalnego współczynnika tarcia w próbie odporno ci na cieranie (ball-on-disk) badanych powłok PVD i CVD naniesionych na odlewnicze stopy magnezu 7. Wyniki bada własno ci mechanicznych i u ytkowych stopów Mg-Al-Zn ( ) 115

9 Open Access Library Volume 2 (8) Wyniki bada własno ci u ytkowych stopów Mg-Al-Zn Powłoka musi charakteryzować si odpowiednimi własno ciami mechanicznymi i u ytkowymi oraz wymagan przyczepno ci powłoki do materiału podło a, aby mogła nale ycie spełniać swoje zadanie. Najmniejsz sił, przy której nast puje uszkodzenie powłoki, zwan obci eniem krytycznym L C b d c miar przyczepno ci powłoki do podło a, zmierzono metod zarysowania (ang. scratch-test). Współczynnik L C1 i L C2 okre lono na podstawie zmienno ci warto ci emisji akustycznej zarejestrowanej w czasie pomiaru, powstaj cej na styku wgł bnik-badana próbka oraz na podstawie pomiaru siły tarcia diamentowego wgł bnika i obserwacji metalograficznych na mikroskopie wietlnym sprz onym z urz dzeniem pomiarowym (rys. 102). Obci enie krytyczne L C1 rejestrowane jest na wykresie zale no ci siły tarcia i emisji akustycznej od obci enia, jako pierwszy, niewielki skok sygnału emisji akustycznej. Natomiast obci enie krytyczne L C2 odnosi si do punktu w którym nast puje delaminacja powłoki, pojawiaj si p kni cia, wykruszenia, rozwarstwienia na zewn trz i wewn trz drogi zarysowania wraz z odkryciem materiału podło a, czemu towarzyszy narastaj cy sygnał d wi kowy. Najwy sze warto ci krytycznego obci enia L C1 i L C2 wynosz odpowiednio 7 i 19 N, a tym samym najlepsz przyczepno ć powłoki do podło a uzyskano dla powłoki Ti/DLC/DLC wytworzonej w procesie CVD na podło u MCMgAl9Zn1. Pozostałe zmierzone warto ci obci enia krytycznego, wiadcz ce o przyczepno ci powłoki do podło a nie przekraczaj 14 N (rys. 103). a) b) Rysunek 102. lad zarysowania powierzchni powłoki Ti/Ti(C,N)/CrN na podło u z odlewniczego stopu magnezu MCMgAl9Zn1 wgł bnikiem diamentowym w metodzie scratch test przy obci eniu krytycznym: (a) L C1, (b) L C2 116 T. Ta ski

10 Kształtowanie struktury i własno ci powierzchni stopów Mg-Al-Zn Uzyskane wyniki chropowato ci lic ciegów po laserowym wtapianiu w glików tytanu, wolframu, wanadu, krzemu oraz tlenku aluminium w powierzchni odlewniczych stopów magnezu (rys. 104) potwierdzaj, e niezale nie od zastosowanego proszku ceramicznego, chropowato ć warstw wierzchnich wytworzonych w zakresie 1,2-2,0 kw zwi ksza si w porównaniu do chropowato ci nieobrobionej powierzchni i przyjmuje warto ci w przedziale R a =6,4-42,5 μm [22-34, 37, 43,44]. Potwierdzono równie, e przy zachowaniu stałej szybko ci i przy niezmiennym nat eniu podawania proszku, wraz ze wzrostem mocy lasera zmniejsza si chropowato ć przetopie. Wzrost nieregularno ci powierzchni po laserowej obróbce powierzchniowej zwi zany jest z fluktuacj materiału wtapianego, zmianami napi cia powierzchniowego na granicy cz stka ceramiczna-ciekły metal, zbyt du porcj podawanego proszku, a co za tym idzie nadmiernym pochłanianiem energii promieniowania laserowego przez materiał wtapiany. Rysunek 103. Zestawienie obci enia krytycznego L C1 i L C2 analizowanych powłok naniesionych na badane odlewnicze stopy magnezu 7. Wyniki bada własno ci mechanicznych i u ytkowych stopów Mg-Al-Zn ( ) 117

11 Open Access Library Volume 2 (8) 2012 Rysunek 104. Wyniki pomiarów chropowato ci powierzchni odlewniczych stopów magnezu po obróbce powierzchniowej ró nymi metodami 118 T. Ta ski

12 Kształtowanie struktury i własno ci powierzchni stopów Mg-Al-Zn Porównuj c chropowato ć uzyskan dla warstw wytworzonych w wyniku wtapiania laserowego jak i osadzania z fazy gazowej nale y stwierdzić, e chropowato ć powłok PVD i CVD naniesionych na badane materiały jest zdecydowanie ni sza od chropowato ci warstw uzyskanych technik laserowego wtapiania. Tak nisk warto ć chropowato ci nale y wi zać z topografi powierzchni powłok, która bezpo rednio wynika z metody nanoszenia powłok. Badania chropowato ci R a powierzchni odlewniczych stopów magnezu z nało onymi powłokami PVD i CVD wskazuj na brak znacz cego wpływu rodzaju zastosowanego stopu o ró nym st eniu składników stopowych, w szczególno ci aluminium na warto ć chropowato ci analizowanych powierzchni, o czym mo e wiadczyć fakt, e ró nice w warto ciach chropowato ci powłoki tego samego typu naniesionej na ró ne podło a ze stopów magnezu wynosz najwy ej 0,05 μm (rys. 104). Najni sze warto ci chropowato ci powierzchni w zakresie 0,12 do 0,18 μm zmierzono dla powłok z gradientow warstw azotku chromu (Cr/CrN/CrN i Cr/CrN/TiN), charakteryzuj cych si najmniejszym udziałem zastygni tych kropel ciekłego metalu oraz charakterystycznych zagł bie, które tworz si w wyniku wypadania zakrzepłych kropli po zako czeniu nanoszenia powłok metod PVD. Ogólny zakres chropowato ci powierzchni wytworzonych w wyniku fizycznego i chemicznego osadzania z fazy gazowej mie ci si w przedziale 0,12 do 0,32 μm (rys. 104). W celu ustalenia wpływu st enia aluminium, a tak e obróbki cieplnej i powierzchniowej na odporno ć korozyjn badanych stopów Mg-Al-Zn wykonano badania korozyjne z wykorzystaniem elektrochemicznej metody potencjodynamicznej w 3% (obróbka cieplna, wtapianie laserowe) i 1 molowym wodnym roztworze NaCl (PVD, CVD). W ich wyniku ustalono zu ycie korozyjne powierzchni badanych materiałów w zale no ci od st enia masowego aluminium, a tak e stanu przed obróbk ciepln, w stanie przesyconym i umocnionym wydzieleniowo oraz po obróbce powierzchniowej metodami PVD, CVD i wtapiania laserowego. Na podstawie wykonanych bada potencjodynamicznych otrzymano krzywe polaryzacji i p tle anodowe dla stopów w stanie lanym oraz po obróbce cieplnej i powierzchniowej. Krzywe te wskazuj, e badane materiały ulegaj korozji w erowej, na któr s szczególnie podatne stopy magnezu. Na podstawie zarejestrowanych krzywych polaryzacji anodowej wyznaczono charakterystyczne wielko ci opisuj ce odporno ć na korozj w erow, tj.: potencjał korozyjny E kor (mv), opór polaryzacyjny R p (Ωcm 2 ), g sto ć pr du korozyjnego i kor (μa/cm 2 ). Przebieg krzywych polaryzacji anodowej, a tak e warto ć g sto ci pr du korozyjnego, wiadcz o szybko ci roztwarzania badanych powierzchni. 7. Wyniki bada własno ci mechanicznych i u ytkowych stopów Mg-Al-Zn ( ) 119

13 Open Access Library Volume 2 (8) 2012 Analizy krzywych polaryzacji anodowej, potencjału, oporu korozyjnego oraz g sto ci pr du korozyjnego potwierdzaj, e najlepsz, porównywaln wzgl dem siebie odporno ci korozyjn w stanie lanym oraz po obróbce cieplnej charakteryzuj si stopy MCMgAl3Zn1 i MCMgAl6Zn1. Natomiast wyra ne pogorszenie odporno ci korozyjnej, kiedy opór polaryzacji maleje, przy jednoczesnym wzro cie g sto ci pr du, co jest zwi zane z post powaniem uszkodzenia zarówno w gł b jak i na powierzchni materiału, stwierdzono w przypadku stopów MCMgAl12Zn1, MCMgAl9Zn1. Jako przyczyn takiego stanu cz sto podaje si zmienne st enie aluminium w stopie, od którego uzale niona jest warto ć g sto ci pr du katody reprezentuj ca poziom katodowej depolaryzacji wodorowej na powierzchni stopów magnezu [ ]. Roztwarzanie powierzchni w trakcie oddziaływania czynnika korozyjnego rozpoczyna si wzdłu kraw dzi fazy γ, która mo e słu yć jako galwaniczna katoda przyspieszaj ca korozj fazy, koncentruj c si na osnowie stopu rozwija si pomi dzy ziarnami. Analiza wyników otrzymanych dla stopów z 12, 9 i 6% st eniem aluminium potwierdziła analogie wzrostu odporno ci korozyjnej materiałów po umocnieniu wydzieleniowym w stosunku do stopów w stanie lanym, jak równie poddanych przesycaniu. Taki stan strukturalny, charakteryzuj cy si wi ksz systematyk rozmieszczenia wydziele oraz rozdrobnieniem fazy umacniaj cej, przyczynia si do znacznego zmniejszenia liczby miejsc, w których mog si tworzyć ogniska korozyjne. Najgorszymi warto ciami opisuj cymi zjawisko korozji w erowej we wszystkich analizowanych przypadkach po zastosowanej obróbce cieplnej, charakteryzuj si próbki po obróbce cieplnej z chłodzeniem z piecem, w strukturze których nast puje nierównomierne wydzielanie si składnika b d cego w nadmiarze w stopie w postaci eutektyki i faz mi dzymetalicznych Mg 17 Al 12 (stan zbli ony do równowagowego), co powoduje wzrost liczby miejsc, w których nast puje przerwanie warstewki pasywnej, a tym samym szybszy przebieg korozji (rys. 105). Charakter uszkodze korozyjnych dla stopów magnezu po obróbce laserowej okre lono dla warstw kompozytowych wytworzonych, przy zadanych warunkach wtapiania proszków TiC, WC, VC, SiC oraz Al 2 O 3 w powierzchnie badanych stopów [39]. Morfologia lica otrzymanego quasi-kompozytu wskazuje na mo liwo ć inicjacji procesów korozyjnych poprzez mikropory wyst puj ce na powierzchni przetopienia, stanowi ce aktywne ogniwa galwaniczne, w du ym stopniu odpowiedzialne za lokalne zmniejszenie szczelno ci warstw wierzchnich, co z kolei mo e przekładać si na obni enie odporno ci na korozj w erow badanych stopów. Przebieg krzywych polaryzacji anodowej, a tak e warto ć g sto ci pr du korozyjnego i oporu polaryzacji, 120 T. Ta ski

14 Kształtowanie struktury i własno ci powierzchni stopów Mg-Al-Zn Rysunek 105. Wyniki pomiarów zmiany g sto ci pr du korozyjnego i kor ; oporu polaryzacyjnego R p ; potencjału korozyjnego E kor powierzchni odlewniczych stopów magnezu po obróbce cieplnej wiadcz o szybko ci rozpuszczania badanych powierzchni. Wyznaczone warto ci g sto ci pr dów korozyjnych i kor oraz oporów polaryzacyjnych R p (rys. 106) wskazuj na niekorzystny wpływ wtapianych cz stek na odporno ć korozyjn odlewniczych stopów magnezu. Uzyskanie dla próbek z odlewniczych stopów magnezu z laserowo wtopionymi cz stkami TiC, WC, SiC, VC oraz Al 2 O 3 wy szych warto ci pr dów korozyjnych w stosunku do warto ci wyznaczonych dla materiału podło a, wskazuje na słabsz odporno ć korozyjn próbek z laserowo wtopionymi cz stkami. Rozwi zanie tego problemu upatruje si w zabezpieczeniu otrzymanych w procesie wtapiania laserowego warstw kompozytowych np. poprzez nało enie na ich powierzchni cienkiej warstwy polimeru (malowanie) znacznie podwy szaj cej odporno ć korozyjn elementów otrzymanych w procesie laserowego przetapiania. Natomiast niewielkie przesuni cie krzywych polaryzacji anodowych, wyznaczonych dla wszystkich warstw wierzchnich otrzymanych po laserowym wtapianiu, w kierunku dodatnim w stosunku do przebiegu krzywych uzyskanych dla odlewniczych stopów magnezu bez wykonanej obróbki laserowej, wskazuje na nieznaczne zwi kszenie odporno ci korozyjnej 7. Wyniki bada własno ci mechanicznych i u ytkowych stopów Mg-Al-Zn ( ) 121

15 Open Access Library Volume 2 (8) 2012 Rysunek 106. Wyniki pomiarów zmiany g sto ci pr du korozyjnego ikor; oporu polaryzacyjnego Rp; potencjału korozyjnego Ekor powierzchni odlewniczych stopów magnezu po starzeniu i wtapianiu laserowym 122 T. Ta ski

16 Kształtowanie struktury i własno ci powierzchni stopów Mg-Al-Zn Rysunek 107. Wyniki pomiarów zmiany g sto ci pr du korozyjnego ikor; oporu polaryzacyjnego Rp; potencjału korozyjnego Ekor powierzchni odlewniczych stopów magnezu po starzeniu i procesie PVD i CVD 7. Wyniki bada własno ci mechanicznych i u ytkowych stopów Mg-Al-Zn ( ) 123

17 Open Access Library Volume 2 (8) 2012 próbek po obróbce laserowej. Podwy szenie przebiegu krzywych polaryzacyjnych, pochodz cych od warstw wierzchnich odlewniczych stopów magnezu z laserowo wtopionymi cz stkami, w obszarze anodowym wskazuje natomiast na obecno ć korozji o charakterze w erowym. Porównuj c wszystkie otrzymane wyniki bada odporno ci na korozj w erow stopów Mg-Al-Zn w powierzchni, których wtopiono twarde cz steczki u ytych proszków ceramicznych nale y potwierdzić, e najlepsz odporno ci korozyjn charakteryzuj si warstwy kompozytowe wzmocnione w glikiem krzemu lub tlenkiem aluminium [39]. Odporno ć na korozj w erow naniesionych cienkich powłok PVD i CVD na podło e magnezowe oceniano na podstawie rejestracji krzywych polaryzacji anodowej metod potencjodynamiczn w wodnym roztworze NaCl. Na podstawie zarejestrowanych wyników bada korozji elektrochemicznej podło a i analizowanych powłok typu Ti/Ti(C,N)/CrN, Ti/Ti(C,N)/(Ti,Al)N, Cr/CrN/CrN, Cr/CrN/TiN, Ti/(Ti,Si)N/(Ti,Si)N oraz Ti/DLC/DLC stwierdzono, e najlepszymi własno ciami elektrochemicznymi w trakcie bada korozyjnych w rodowisku chlorku sodu charakteryzowały si powłoki typu Ti/DLC/DLC i Cr/CrN/CrN, dla których zarejestrowano najni sze warto ci g sto ci pr du korozyjnego oraz powłoki typu Cr/CrN/TiN wytworzone na podło u MCMgAl12Zn1 i MCMgA19Znl (rys. 107). Wy sza odporno ć korozyjna wspomnianych powłok w odniesieniu do odporno ci korozyjnej materiału podło a, wynika mi dzy innymi z faktu, udowodnionej w badaniach metalograficznych, du ej jednorodno ci warstwy wierzchniej otrzymywanych powłok. Identyfikacji uszkodze powłok powstałych w wyniku bada korozyjnych dokonano na podstawie obserwacji w skaningowym mikroskopie elektronowym, w konfokalnym mikroskopie skaningowym oraz w mikroskopie wietlnym stereoskopowym. Korozja w erowa definiowana jest z reguły jako rodzaj korozji lokalnej, poniewa powstaj ce ubytki cz sto s niewidoczne na etapie powstawania, a mierzony ubytek masy w porównaniu z korozj ogóln jest niewielki, jednak e w dłu szym czasie prowadzi równie do perforacji powierzchni, a tym samym do zniszczenia elementu. Zarodkowanie i rozwój w erów zachodz w najsłabszych miejscach warstwy pasywnej (w miejscach potencjalnych ognisk korozyjnych) tworz cej si na powierzchni materiałów metalowych, tj. w miejscach uszkodze mechanicznych, w pobli u wydziele, faz umacniaj cych, porów, zakrzepni tych kropel materiału osadzanego (PVD), zagł bie pozostaj cych po wypadni tych kroplach, na granicach ziarn. Na podstawie bada metalograficznych zidentyfikowano w strukturze badanych powłok i podło a z odlewniczych stopów magnezu po te cie 124 T. Ta ski

18 Kształtowanie struktury i własno ci powierzchni stopów Mg-Al-Zn Rysunek Struktura powierzchni powłoki Cr/CrN/TiN na odlewniczym stopie magnezu MCMgAl9Zn1 po te cie korozyjnym Rysunek 109. Struktura powierzchni powłoki Cr/CrN/CrN na odlewniczym stopie magnezu MCMgAl9Zn1 po te cie korozyjnym korozyjnym w ery otwarte, charakterystyczne dla trudno pasywuj cych si materiałów o ró nych kształtach od półkulistych do walcowych, zale nie od rodzaju podło a, zastosowanej powłoki, rodowiska korozyjnego oraz warunków polaryzacji, w najmniejszej liczbie widoczne dla przypadku badanych stopów po obróbce cieplnej przez starzenie oraz dla powłok osadzanych z fazy gazowej Cr/CrN/CrN i Ti/DLC/DLC (rys. 108, 109). Na dnie w erów mo na zidentyfikować produkty korozji powstaj ce w nast pstwie rozpuszczania si badanego materiału, poniewa powierzchnia w eru jest anod a otoczenie w eru jest katod. 7. Wyniki bada własno ci mechanicznych i u ytkowych stopów Mg-Al-Zn ( ) 125