Структура, механические и коррозионные свойства покрытий на основе твердого раствора ZrN [Articol]

Abstract

Исследованы структура, элементный состав, механические и коррозионные свойства вакуумно-дуговых покрытий (Zr, Nb)N, (Zr, Hf)N и (Zr, Nb, Hf)N, нанесенных на титановый сплав Ti-6Al-4V. В качестве методов исследования использовались рентгеноструктурный анализ, сканирующая электронная микроскопия, измерение микротвердости, адгезионные и коррози-онные испытания. Установлено, что покрытия представляли собой однофазные твердые растворы на основе ZrN. Наибольшее значение микротвердости (17 ГПа) наблюдалось для покрытия (Zr, Hf, Nb)N, а наименьшее значение (9 ГПа) – для покрытия (Zr, Nb)N. Покрытие (Zr, Hf)N обладало наибольшей критической силой Lc3 при адгезионных испытаниях. Сравнение с полученными ранее данными показало, что уменьшение концентрации ниобия в покрытии (Zr, Nb)N и увеличение концентрации гафния в покрытии (Zr, Hf)N приводят к росту критической силы Lc3. Коррозионные испытания, проведенные в 3% растворе NaCl в гальва-ностатическом режиме, показали, что покрытие (Zr, Nb)N сохраняет сплошность по всей поверхности сплава в отличие от покрытий, содержащих атомы Hf.

The structure, elemental composition, mechanical and corrosion properties of (Zr, Nb)N, (Zr, Hf)N and (Zr, Nb, Hf)N vacuum-arc coatings deposited on the titanium alloy Ti-6Al-4V were studied. The X-ray diffraction analysis, scanning electron microscopy, microhardness measurement, adhesion and corrosion tests were used as investigation techniques. It was found that the coatings were single-phase solid solutions based on ZrN. The highest microhardness value (17 GPa) was observed for the (Zr, Hf, Nb)N coating, and the lowest value (9 GPa) – for the (Zr, Nb)N coating. The (Zr, Hf)N coating also possessed the highest critical force Lc3 during scratch tests. Comparison with the data obtained earlier showed that a decrease of the Nb concentration in the (Zr, Nb)N coating and an increase of the Hf concen-tration in the (Zr, Hf)N coating led to the growth of the critical force Lc3. Corrosion tests carried out in a 3% NaCl solution in the galvanostatic mode showed that the (Zr, Nb)N coating maintained continuity over the entire surface of the alloy in contrast to the coatings containing Hf atoms.