Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Влияние состава газовой смеси на износостойкость и коррозионные свойства оксинитридных пленок на аустенитной нержавеющей стали 316L (03Х17Н14М3)

М. Аслан Чакыр

Аннотация


Исследованы структура, фазовый состав, износостойкость и электрохимические свойства оксинитридных пленок на поверхности подложки из аустенитной нержавеющей стали 316L (03Х17Н14М3), сформированные методом плазменного оксинитридного синтеза с использованием газовой смеси разного состава. Проведено плазменное оксинитридирование при 425 °C в течение 2 ч при различных составах газовых смесей: 25 % O2 – 75 % N2, 50 % O2 – 50 % N2, 75 % O2 – 25 % N2. Исследована структура покрытий методами электронной микроскопии и рентгенофазового анализа. Определена износостойкость покрытий при скольжении шарика из оксида алюминия в сухих условиях и в среде SBF, имитирующей биологическую жидкость. Проведены испытания на коррозионную стойкость покрытий в среде SBF. Показано, что образование фазового слоя S(111) и S(200) при оксинитридировании стали 316L повышает ее износостойкость и коррозионную стойкость. Наиболее высокие свойства имеет покрытие, сформированное при обработке в газовой смеси 75 % O2 – 25 % N2.

Ключевые слова


плазменное оксинитридирование; микроструктура; фазовый состав; S-фаза; износ; коррозия; имитация биологической жидкости (SBF)

Полный текст:

PDF

Литература


Yazici M., Çomakli O., Yetim T. et al. The effect of plasma nitriding temperature on the electrochemical and semiconducting properties of thin passive films formed on 316L stainless steel implant material in SBF solution // Surf. Coat. Technol. 2015. V. 261. P. 181 – 188. DOI: 10.1016/j.surfcoat. 2014.11.037

Naghibi S. A., Raeissi K., Fathi M. H. Corrosion and tribocorrosion behavior of Ti/TiN PVD coating on 316L stainless steel substrate in Ringer’s solution // Mater. Chem. Phys. 2014. V. 148, Is. 3. P. 614 – 623. DOI: 10.1016/j.matchemphys. 2014.08.025

Rohlfs U., Schulze H. D. Possibilities of corrosion prevention and removal in seawater exposed structures and desalination plants // Desalination. 1985. V. 55. P. 283 – 296. DOI: 10.1016/0011-9164(85)80079-5

Azar V., Hashemi B., Rezaee Yazdi M. The effect of shot peening on fatigue and corrosion behavior of 316L stainless steel in Ringer’s solution // Surf. Coat. Technol. 2010. V. 204, Is. 21 – 22. P. 3546 – 3551. DOI: 10.1016/j.surfcoat. 2010.04.015

Chen Q., Thouas G. A. Metallic implant biomaterials // Mater. Sci. Eng. R: Reports. 2015. V. 87. P. 1 – 57. DOI: 10.1016/j.mser.2014.10.001

Xu W., Yu F., Yang L. et al. Accelerated corrosion of 316L stainless steel in simulated body fluids in the presence of H2O2 and albumin // Mater. Sci. Eng. 2018. V. 92. P. 11 – 19. DOI: 10.1016/j.msec.2018.06.023

Oyane A., Kim H. M., Furuya T. et al. Preparation and assessment of revised simulated body fluids // J. Biomed. Mater. Res. Part A. 2003. V. 65. P. 188 – 195. DOI: 10.1002/jbm.a.10482

Kovacı H., Bozkurt Y. B., Yetim A. F. et al. The effect of surface plastic deformation produced by shot peening on corrosion behavior of a low-alloy steel // Surf. Coat. Technol. 2019. V. 360. P. 78 – 86. DOI: 10.1016/j.surfcoat. 2019.01.003

Floroian L., Florescu M., Munteanu D. et al. A newconcept of stainless steel medical implant based upon composite nanostructures coating // Dig. J. Nanomater. Biostructures. 2014. V. 9, Is. 4. P. 1555 – 1568. https://chalcogen.ro/ 1555 Floroian.pdf

Amanov A. Effect of local treatment temperature of ultrasonic nanocrystalline surface modification on tribological behavior and corrosion resistance of stainless steel 316L produced by selective laser melting // Surf. Coat. Technol. 2020. V. 398. 126080. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2020.126080

Yetim A. F., Yazici M. Wear resistance and non-magnetic layer formation on 316L implant material with plasma nitriding // J. Bionic. Eng. 2014. V. 11. P. 620 – 629. DOI: 10.1016/ S1672-6529(14)60073-1

Lee I., Barua A. Behavior of the S-phase of plasma nitrocarburized 316L austenitic stainless steel on changing pulse frequency and discharge voltage at fixed pulse-off time // Surf. Coat. Technol. 2016. V. 307, Part B. P. 1045 – 1052. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2016.07.031

Li Y., Wang Z., Wang L. Surface properties of nitrided layer on AISI 316L austenitic stainless steel produced by high temperature plasma nitriding in short time // Appl. Surf. Sci. 2014. V. 298. P. 243 – 250. DOI: 10.1016/j.apsusc.2014.01.177

Yetim A. F., Yildiz F., Vangolu Y. et al. Several plasma diffusion processes for improving wear properties of Ti6Al4V alloy // Wear. 2009. V. 267, Is. 12. P. 2179 – 2185. DOI: 10.1016/j.wear.2009.04.005

Wu J., Liu H., Li J. et al. Comparative study of plasma oxynitriding and plasma nitriding for AISI 4140 steel // J. Alloys Compd. 2016. V. 680. P. 642 – 645. DOI: 10.1016/j.jallcom. 2016.04.172

Kovacı H., Bozkurt Y. B., Yetim A. F. et al. The effect of surface plastic deformation produced by shot peening on corrosion behavior of a low-alloy steel // Surf. Coat. Technol. 2019. V. 360. P. 78 – 86. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2019.01.003




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2023.8.35-42


© Издательский дом «Фолиум», 1998–2024