Properties of hybrid TiN/Al₂O₃ coatings using electron beam melting

Abstract

New experimental results on studies of the structure, element and phase composition of hybrid coatings deposited on a substrate of stainless steel AISI 321 are presented using combined application of several methods of coating deposition (plasma-detonation and vacuum arc ones) with subsequent surface treatment by a high-current electron beam (HCEB). We found that an increase in the energy density enhanced the processes of mass-transfer and allowed one to produce denser powder coatings. We demonstrated the results of corrosion tests for TiN/Al₂O₃ coatings in their initial state and after electron-beam modification of their surfaces. We obtained an essential increase in the hybrid coating resistance to corrosion in 0.5 M solution of H₂SO₄ after electron beam treatment.

Представлено нові експериментальні результати досліджень фазового складу гібридних покриттів TiN/Al₂O₃, осаджених на підкладинку з нержавіючої сталі типу AISI 321 комбінованим способом. Показано, що в процесі кристалізації порошку Al₂O₃ на підкладинці формуються зародки його γ-фази і метастабільних модифікацій. Вакуумно-дугове осадження нітриду титана на підшар Сr або порошку корунду дозволяє сформувати плівку, матриця якої складається з ГЦК-TiN з домішкою його тетрагональної модифікації ε-TiN. Знайдено режими оплавлення поверхні низькоенергетичним потужнострумовим електронним пучком (НСЕП), що дозволяють активувати ряд поліморфних перетворень типу γ-, β-, δ-, θ → α-Al₂O₃ і ε-TiN → TiN і сформувати покриття з α-фази корунду і кубічної модифікації TiN.

Представлены новые экспериментальные результаты исследований фазового состава гибридных покрытий TiN/Al₂O₃, осажденных на подложку из нержавеющей стали типа AISI 321 комбинированным способом. Показано, что в процессе кристаллизации порошка Al₂O₃ на подложке формируются зародыши его γ-фазы и метастабильных модификаций. Вакуумно-дуговое осаждение нитрида титана на подслой Сr или порошка корунда позволяет сформировать пленку, матрица которой состоит из ГЦК-TiN с примесью его тетрагональной модификации ε-TiN. Найдены режимы оплавления поверхности низкоэнергетическим сильноточным электронным пучком (НСЭП), позволяющие активировать ряд полиморфных превращений типа γ-, β-, δ-, θ → α-Al₂O₃ и ε-TiN → TiN и сформировать покрытие из α-фазы корунда и кубической модификации TiN.