Необходимо зарегистрироваться, чтобы получить доступ к полным текстам статей и выпусков журналов!
- Название статьи
- Эффект фазового и элементного состава, структуры и текстуры многослойных покрытий на основе TiCN и TiNbCN и материала подложки на их электрохимическое поведение в 3% растворе NaCl
- Авторы
- Каменева Анна Львовна annkam789@mail.ru, канд. техн. наук; доцент кафедры "Инновационные технологии машиностроения", Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет", г. Пермь, Россия
Бублик Наталья Владимировна knv143@mail.ru, аспирант, Пермский национальный исследовательский политехнический университет, г. Пермь, Россия
Кичигин Владимир Иванович kichigin@psu.ru, канд. хим. наук, ведущий научный сотрудник, Пермский государственный национальный исследовательский университет, г. Пермь, Россия
- В разделе
- КЛЕИ, РЕЗИНЫ, ПОКРЫТИЯ И МАТЕРИАЛЫ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
- Ключевые слова
- многослойные покрытия TiCN в TiNbCN / структура и электрохимическое поведение / 3% раствор NaCl
- Год
- 2022 номер журнала 3 Страницы 36 - 46
- Индекс УДК
- 621.793: 620.193
- Код EDN
- MTPPRK
- Код DOI
- 10.52190/2073-2562_2022_3_36
- Финансирование
- Тип статьи
- Научная статья
- Аннотация
- Получены многослойные покрытия на основе слоев TiCN и TiNbCN на быстрорежущей стали Р18 методом импульсного магнетронного напыления. Содержание N2 и CH4 в газовой смеси изменяли для получения наноструктурированных слоев с различным фазовым и элементным составом, структурой и степенью текстурированности. Микроструктуру, дефекты и элементный состав покрытий исследовали с помощью автоэмиссионного электронного микроскопа Ultra 55 с системой микроанализа EDX. Фазовый состав и текстуру покрытий определяли на рентгеновском дифрактометре Shimadzu XRD-6000 в Cu-Ka-излучении. Вольтамперометрию и спектроскопию импеданса на образцах с покрытием проводили в 3% растворе NaCl. Электрохимическое поведение покрытий оценивали плотностью тока коррозии и поляризационным сопротивлением (при коррозионном потенциале). Показано, что исследуемые покрытия электрохимически активны, а коррозионные процессы протекают не только на подложке в несплошностях покрытия, но и на его поверхности. Многослойные покрытия TiN-TiCN-TiCN с максимальными величинами объемной доли трехкомпонентной фазы TiC0,496N0,502 и степенью текстурированности, минимальными величинами карбидной фазы TiC и Ti, диаметра кристаллитов, внутренних напряжений и деформации кристаллической решетки имеют самую низкую плотность тока коррозии 0,75 мкА×см-2 среди исследованных покрытий. Ниобий повышает коррозионную стойкость, но присутствие значительного количества карбидной фазы TiC в покрытии TiNbCN снижает данный эффект.
- Полный текст статьи
- Для прочтения полного текста необходимо купить статью
- Список цитируемой литературы
-
Aperador W., Amaya C., Caicedo J. C. Determination of the best behavior of [TiCN/TiNbCN]n multilayer coating on erosion-corrosion resistance with varying particle angular velocity // Int. J. Electrochem. Sci. 2013. V. 8. P. 5275-5286.
Bhaskar U. K., Pradhan S. K. Mechanosynthesis of nanocrystalline Ti0.9C0.1N at room temperature and its microstructural aspects // Mater. Sci. Eng. 2012. V. A 534. P. 400-407.
Каmеnеvа А. L. The influence of TiN, ZrN and TixZr1-xN layers of anti-friction multi-layer coatings on corrosion resistance of hard alloy in sodium hydroxide solution // Res. J. Pharm., Biol. Chem. Sci. 2015. V. 6. P. 1381-1391.
Каmеnеvа А. L., Karmanov V. V., Dombrovsky I. V. Physical and mechanical properties of Ti1-хAlхN thin films prepared by different ion-plasma methods // Res. J. Pharm., Biol. Chem. Sci. 2014. V. 5. P. 762-771.
Каmеnеvа А. L., Кichigin V. I., Soshina Т. O., Karmanov V. V. Using Ti1-хAlхN coating to enhance corrosion resistance of tool steel in sodium chloride solution // Res. J. Pharm., Biol. Chem. Sci. 2014. V. 5. P. 1148-1156.
Antsiferov V. N., Каmеnеvа А. L. Experimental study of the structure of multicomponent nanostructured coatings on the basis of Ti-Zr-N alloys formed by ionic plasma methods // Russ. J. Non-Ferr. Met. 2007. V. 48. P. 485-499.
Каmеnеvа А. L., Guselnikova L. N., Soshina T. O. Establishing the relationship between substrate bias voltage and formation process of single component ion-plasma's thin film based on TiN by electric-arc evaporation // e-J. Surf. Sci. Nanotechnol. 2011. V. 9. P. 34-39.
Kameneva A., Antonova N., Pesin M., Makarov V., Nikitin S., Bublik N. Structural and phase transformations control in Ti and Al cathode materials, WC-Co substrate, and Ti1-xAlxN coating to improve their physico-mechanical and wear properties // Int. J. Refract. Hard Met. 2022. V. 102. P. 105726.
Kameneva A. L., Kichigin V. I. Corrosion, wear, and friction behavior of a number of multilayer two-, three- and multicomponent nitride coatings on different substrates, depending on the phase and elemental composition gradient // Appl. Surf. Sci. 2019. V. 489. P. 165-174.
Kameneva A. L., Kichigin V. I., Lobov N. V., Kameneva N. V. Data on the effect of structure, elemental and phase composition gradient of nitride multilayer coatings on corrosion protection of different substrates in 3 % NaCl and 5 % NaOH solutions // Data in Brief. 2019. V. 27. P. 104796.
Замалетдинов И. И., Кичигин В. И., Каменева А. Л., Онянов А. А., Клочков А. Ю. Влияние покрытий ZrN на коррозионное поведение сплава ВК8 // Коррозия: материалы, защита. 2010. № 7. С. 34-43.
Замалетдинов И. И., Кичигин В. И., Каменева А. Л., Клочков А. Ю. Влияние покрытий TiN на коррозионное поведение сплава ВК8 // Коррозия: материалы, защита. 2011. № 6. С. 32-38.
Kameneva A. L. Model of structural zones of the tin and tialn coatings formed by the arc evaporation of metal in AN active gas medium // Russian J. Non-Ferrous Metals. 2013. Т. 54. № 6. С. 541-547.
Kan B., Wu W., Yang Z., Zhang X., Li J. Effects of hydrostatic pressure and pH on the corrosion behavior of 2205 duplex stainless steel // J. Electroanal. Chem. 2021. V. 8861. P. 115134.
Su H., Wei S., Liang Y., Wang Y., Wang B., Yuan Y. Pitting behaviors of low-alloy high strength steel in neutral 3.5 wt% NaCl solution based on in situ observations // J. Electroanal. Chem. 2020. V. 86315. P. 114056.
Refait P., Rahal C., Masmoudi M. Corrosion inhibition of copper in 0.5 M NaCl solutions by aqueous and hydrolysis acid extracts of olive leaf // J. Electroanal. Chem. 2020. V. 85915. P. 113834.
Caicedo J. C., Amaya C., Yate L., Gómez M. E., Zambrano G., Alvarado-Rivera J., Muňoz-Saldaňa J., Prieto P. TiCN/TiNbCN multilayer coatings with enhanced mechanical properties // Appl. Surf. Sci. 2010. V. 256. P. 5898-5904.
Senna L. F., Achete C. A., Simão R. A., Hirsch T. Comparative study between the electrochemical behavior of TiN, TiCxNy and CrN hard coatings by using microscopy and electrochemical techniques // Mater. Res. 2001. V. 4. P. 137-141.
Senna L. F., Achete C. A., Hirsch T., Freire Jr. F. L. Structural, chemical, mechanical and corrosion resistance characterization of TiCN coatings prepared by magnetron sputtering // Surf. Coat. Technol. 1997. V. 94-95. P. 390-397.
Madaoui, Saoula N., Zaid B., Saidi D., Si Ahmed A. Structural, mechanical and electrochemical comparison of TiN and TiCN coatings on XC48 steel substrates in NaCl 3.5 % water solution // Appl. Surf. Sci. <https://www.sciencedirect.com/science/journal/01694332> 2014. V. 312. P. 134-138.
Chen Y., Xu J., Jiang S., Xie Z.-H., Munroe P., Kuai S. Corrosion-resistant, electrically conductive TiCN coatings for direct methanol fuel cell // Surf. Coat. Technol. 2021. V. 422. P. 127562.
Qianzhi Wang, Fei Zhou, Zhifeng Zhou, Lawrence Kwok-Yan Li, Jiwang Yan. Electrochemical performance of TiCN coatings with low carbon concentration in simulated body fluid // Surf. Coat. Technol. 2014. V. 253. P. 199-204.
Shtansky D. V., Gloushankova N. A., Sheveiko A. N., Kharitonova M. A., Moizhess T. G., Levashov E. A., Rossi F. Design, characterization and testing of Ti-based multicomponent coatings for load-bearing medical applications // Biomaterials. 2005. V. 26. P. 2909-2924.
Vijayasarathi P., Prabhu P., Rajaram G. Experimental and investigation of nano composite coated Ti-CN surfaces with ball-cratering test method // World Engineering & Applied Sciences Journal. 2016. V. 7. P. 85-91.
Karlsson L., Hultman L., Johansson M. P., Sund- gren J.-E., Ljungcrantz H. Growth microstructure and mechanical properties of arc evaporated TiCxN1-x (0 ≤ x ≤ 1) films // Surf. Coat. Technol. 2000. V. 126. P. 1-14.
Antunes R. A., Rodas A. C. D., Lima N. B., Higa O. Z., Costa I. Study of the corrosion resistance and in vitro biocompatibility of PVD TiCN-coated AISI 316L austenitic stainless steel for orthopedic applications // Surf. Coat. Technol. 2010. V. 205. P. 2074-2081.
Matei A. A., Pencea I., Branzei M., Trancă D. E., Ţepeş G., Sfăt C. E., Ciovica E. (Coman), Gherghilescu A. I., Stanciu G. A. Corrosion resistance appraisal of TiN, TiCN and TiAlN coatings deposited by CAE-PVD method on WC-Co cutting tools exposed to artificial sea water // Appl. Surf. Sci. 2015. V. 358. P. 572-578.
Cheng Y., Zheng Y. F. Characterization of TiN, TiC and TiCN coatings on Ti-50.6 at. % Ni alloy deposited by PIII and deposition technique // Surf. Coat. Technol. 2007. V. 201. P. 4909-4912.
Pruncu C. I., Braic M., Dearn K. D., Farcau C., Watson R., Constantin L. R., Balaceanu M., Braic V., Vladescu A. Corrosion and tribological performance of quasi-stoichiometric titanium containing carbo-nitride coatings // Arab. J. Chem. 2017. V. 10. P. 1015-1028.
Marin E., Guzman L., Lanzutti A., Fedrizzi L., Saikkonen M. Chemical and electrochemical characterization of hybrid PVD + ALD hard coatings on tool steel // Electrochem. Commun. 2009. V. 11. P. 2060-2063.
Saoula N., Madaoui N., Tadjine R., Erasmus R. M., Shrivastava S., Comins J. D. Influence of substrate bias on the structure and properties of TiCN films deposited by radio-frequency magnetron sputtering // Thin Solid Films. 2016. V. 616. P. 521-529.
Baronins J., Podgursky V., Antonov M., Bereznev S., Hussainova I. Electrochemical behaviour of TiCN and TiAlN gradient coatings prepared by lateral rotating cathode arc PVD technology // Key Eng. Mater. 2016. V. 721. P. 414-418.
Dinu M., Pana I., Scripca P., Sandu I. G., Vitelaru C., Vladescu A. Improvement of CoCr alloy characteristics by Ti-based carbonitride coatings used in orthopedic applications // Coatings. 2020. V. 10. P. 495.
Caballero-Gómez J., Caicedo J. C., Aperador W. Tribological performance evaluation of coated steels with TiNbCN subjected to tribo-chemical wear in Ringers solution // Rev. Mex. de Fis. 2016. V. 62. P. 113-123.
Gusev A. I. Nanomaterials, Nanostructures, Nanotechnologies. - M.: Fizmatlit, 2005. https://obuchalka.org/ 20180801102700/nanomateriali-nanostrukturi-nanotehnologii-gusev-a-i-2005.html.
Inzelt G. In Encyclopedia of Electrochemistry / ed. by A. J. Bard, M. Stratmann. - Wiley-VCH, Weinheim, Cambridge, 2007.
Lengauer W. Transition metal carbides, nitrides, and carbonitrides // Handbook of Ceramic Hard Materials. 2000. V. 7. P. 202-252. 38. Ying Li., Li Qu., Fuihui Wang. The electrochemical corrosion behavior of TiN and (Ti, Al)N coatings in acid and salt solution // Corr. Sci. 2003
Norlin A., Pan J., Leygraf C. Investigation of electrochemical behavior of stimulation/sensing materials for pacemaker electrode applications. I. Pt, Ti, and TiN coated electrodes // J. Electrochem. Soc. 2005. V. 152. P. J7-J15.
Gengzhu Wang., Zhiwen Xie., Tian Chen., Zhenyu Chen., Xiaohang Song., Xu Gao., Xiaoguang Yu., Hua Song. Electrochemical behavior of TiAlSiN hard coatings synthesized by a multi-plasma immersion implantation and deposition technique // Thin Solid Films. 2015. V. 584. P. 222-227.
Brug G. J., A. L. G. van den Eeden, Sluyters-Reh- bach M., Sluyters J. H. The analysis of electrode impedance complicated by the presence of a constant phase element // J. Electroanal. Chem. 1984. V. 176. P. 275-295.
Harrington D. A. The rate-determining step in electrochemical impedance spectroscopy // J. Electroanal. Chem. 2015. V.-737. P. 30-36.
Lasia A. Mechanism and kinetics of the hydrogen evolution reaction // Int. J. Hydrogen Energy. 2019. V. 44. P. 19484-19518.
- Купить
- 500.00 руб
