Регистрация / Вход
Прислать материал

Исследование коррозионных свойств многослойных наноструктурных arc-PVD покрытий TiAlSiN и TiAlMoN

Фамилия
Низамова
Имя
Альфия
Отчество
Наилевна
Номинация
Нанотехнологии
Институт
Новых материалов и нанотехнологий (ИНМиН)
Кафедра
Функциональных наносистем и высокотемпературных материалов
Академическая группа
НМ-13-4
Научный руководитель
д.т.н., проф. Блинков И.В.; асп. Белов Д.С.; асп. Сергевнин В.С.
Название тезиса
Исследование коррозионных свойств многослойных наноструктурных arc-PVD покрытий TiAlSiN и TiAlMoN
Тезис

Одним из наиболее эффективных путей повышения работоспособности режущего инструмента является нанесение на его рабочие поверхности износостойких покрытий. Из-за использования при работе инструмента смазочно-охлаждающих жидкостей необходимо учитывать стойкость к коррозии наносимых покрытий. Несмотря на то, что покрытие TiAlN заняли свою нишу в качестве защитных покрытий, в настоящее время ведутся работы по их усовершенствованию, в частности, с использованием модифицирующих добавок Si и Mo, положительно влияющих на твердость, термическая стабильность, жаростойкость и другие свойства. Однако плохо изучено поведение данных систем в условиях агрессивных сред. В работе проведены сравнительные исследования электрохимического поведения покрытий Ti-Al-Si-N и Ti-Al-Mo-N.

Исследуемые покрытия были получены методом ионно-плазменного вакуумно-дугового напыления (arc-PVD) с использованием двухкатодной системы. Состав покрытий определяется как Ti-Al-Si-N (с Si 1.7 ат.%), Ti-Al-Mo-N (c Mo 30 ат.%) и характеризуются нанокристаллической структурой (размер зерна 15–30 нм).

Изучение электрохимического поведения исследуемых покрытий в кислой и щелочной средах проводились с помощью электрохимической ячейки. В качестве коррозионно-активной среды  использовали растворы : I – 100 см3 (20 г FeCl3 ∙ 6H2O + 5% HNO3) + 19 г/см3 HCl; II – 3%-ый раствор NaOH. 

Покрытие Ti-Al-Si-N показывает более высокие коррозионные свойства по сравнению с покрытием Ti-Al-Mo-N, как в кислой среде, так и в щелочной. Сравнительные исследования показали, что значение плотности тока покрытия Ti-Al-Si-N (около 10 мкА/см2 ) в 100 раз меньше, чем для покрытия Ti-Al-Mo-N (около 1 мА/см2) (рисунок 1), также показатель стационарного потенциала Ti-Al-Si-N в щелочной среде на 1000 мВ больше по сравнению с Ti-Al-Mo-N (рисунок 2). Несмотря на то, что стационарный потенциал в кислой среде у покрытия Ti-Al-Si-N на 650 мВ ниже, чем у покрытия Ti-Al-Mo-N, отсутствие зоны устойчивой пассивности у покрытия Ti-Al-Mo-N и её наличие у Ti-Al-Si-N указывает на более высокую коррозионную стойкость последнего. Также образующиеся на поверхности покрытия Ti-Al-Si-N оксиды SiO2 и Al2O3 характеризуются высокими коррозионными свойствами, в то время как растворение MoO3 ведет к образованию рыхлой поверхности и снижению коррозионных свойств.