Original title:
Příprava a charakterizace pokročilých žárově stříkaných povlaků na hořčíkových slitinách
Translated title:
Preparation and Characterization of Advanced Thermally-sprayed Coatings on Magnesium Alloys
Authors:
Buchtík, Martin ; Hadzima, Branislav (referee) ; Fintová, Stanislava (referee) ; Ptáček, Petr (advisor) Document type: Doctoral theses
Year:
2020
Language:
cze Publisher:
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická Abstract:
[cze][eng]
Předkládaná dizertační práce se zabývá charakterizací povlaků připravených metodami žárového stříkání HVOF a APS na Mg slitinách AZ31 a AZ91. V teoretické části dizertační práce jsou podrobně charakterizovány Mg substráty použité v experimentální části. Dále jsou zde popsány materiály a povlaky na bázi kovů – NiCrAlY a FeCrNiMoSiC, kovokeramiky – WC-CoCr a keramiky – YSZ. Teoretickou část zakončuje rešeršní studie týkající se charakterizace žárově stříkaných povlaků na Mg slitinách. Na základě teoretických znalostí byla provedena charakterizace Mg substrátů a deponovaných povlaků, a to z hlediska morfologie povrchu, mikrostruktury a chemického složení, kde bylo využito metod světelné (LM) a elektronové mikroskopie s energiově dispersní spektroskopií (SEM+EDS). Fázové složení povlaků bylo analyzováno metodou rentgenové difrakce (XRD). Difrakce odpovídající deponovaným povlakům byly porovnány s původními prášky – výchozími materiály pro nástřik povlaků. U jednotlivých nástřiků i substrátů byla provedena charakterizace z hlediska mechanických a tribologických vlastností, kdy bylo provedeno stanovení tvrdosti a mikrotvrdosti povlaků, stanovení koeficientu tření a míry opotřebení. Poslední kapitola experimentální části dizertační práce se zabývá hodnocením elektrochemických korozních vlastností pomocí potenciodynamických měření v 3,5% NaCl. U exponovaných vzorků bylo následně provedeno hodnocení povrchu a rozhraní povlak/substrát pomocí LM a SEM s EDS. Na základě získaných poznatků a výsledků krátkodobého měření byl stanoven mechanismus korozního napadení a degradace. Na základě naměřených výsledků lze konstatovat, že deponované povlaky byly úspěšně naneseny na povrch Mg slitin. Všechny povlaky zvyšují u hořčíkových slitin povrchovou tvrdost a výrazně zlepšují tribologické vlastnosti. S výjimkou FeCrNiMoSiC povlaků však dochází ke zhoršení korozních vlastností Mg slitin, a to kvůli možnému přístupu korozního prostředí přes povlak k méně ušlechtilému Mg substrátu a tvorbě korozních mikročlánků.
The proposed dissertation thesis deals with the characterization of HVOF and APS-thermally sprayed coatings prepared on the AZ31 and AZ91 magnesium substrates. The theoretical part of the thesis describes in-detail Mg substrates used in the experimental part of the thesis. There are also characterized materials and coatings based on NiCrAlY and FeCrNiMoSiC metals, WC-CoCr cermets, and YSZ ceramic materials. At the end of the theoretical part, the literary research summarizing the characterization and analysis performed on thermally sprayed coatings on Mg alloys. Based on the theoretical knowledge, the characterization of Mg substrates and deposited coatings was performed in terms of the surface morphology, microstructure, and the chemical composition using the light microscopy (LM) and scanning electron microscopy with energy-dispersive spectroscopy (SEM+EDS). The phase composition of the coatings was analyzed using the X-ray diffraction (XRD). The diffractions corresponding to the sprayed coatings were compared with the feedstock powders, i.e. materials used for the spraying of the coatings. The characterization of the prepared coatings in terms of the mechanical and tribological properties was performed. The hardness and microhardness of the coatings as well as the coefficient of friction, and the wear rate were measured. The last chapter of the experimental part deals with the evaluation of the electrochemical corrosion properties by the potentiodynamic measurements in a 3.5% NaCl solution. In the case of exposed samples, the evaluation of the surface and coating/substrate interface was performed using LM and SEM with EDS. The mechanism of the corrosion attack and degradation was determined from the acquired knowledge and base on the results of the short-term measurements. Based on the measured results, it can be stated that the deposited coatings were successfully applied on the surface of both Mg alloys. All the coatings increase the surface hardness of the Mg alloys and significantly improve their tribological properties. However, except for FeCrNiMoSiC coatings, the corrosion properties of Mg alloys deteriorate due to the fact that the corrosion environment can pass through the coating to the less noble Mg substrate and the corrosion microcells are created.
Keywords:
AZ31; AZ91; characterization; Fe-based coatings; magnesium alloy; Thermal spraying; WC-10Co4Cr coatings; YSZ coatings; AZ31; AZ91; charakterizace; hořčíková slitina; povlaky na bázi Fe; WC-10Co4Cr povlaky; YSZ povlaky; Žárové stříkání
Institution: Brno University of Technology
(web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library. Original record: http://hdl.handle.net/11012/195555
guest ::
