1. Keménységvizsgálatok

5. 1. Keménységvizsgálatok Vickers: prizma (gyémánt) Brinell: golyó (acél) Rockwell: kúp (gyémánt) Melyik mit mér? Előnyök-hátrányok Mikrovickers mérések (gyémánt prizma optikára ültetve) Vékony lemezek, fóliák keménységmérése

6. 2. A korrózió • Önként végbemenő folyamatok (ΔH<0): • kémiai korrózió (nincs ionokra történő szétesés) • pl.: • elektrokémiai korrózió: feltétele, hogy a fém (ötvözet) olyan elektrolittal érintkezzen, amelyben a fém oldódik. A természet visszahódító hatása

7. 2. A korrózió Az elektrokémiai korrózió folyamatai: a felület különböző helyei közötti potenciálkülönbségek (helyi elemek) egyes részek katódként, mások anódként viselkednek fémoldódás savban, mint az elektrokémiai korrózió legegyszerűbb esete

8. 2. A korrózió • Emlékeztető: a galvánelem működése • Zn/ZnSo4 oldat / CuSO4 oldat / Cu • térben elválasztva: • Eredmény: áramtermelés kémiai reakcióval • Alapja: az elemek különböző kémiai aktivitása

9. 2. A korrózió fémek Oldódási potenciál: Az elektrolit és az elektrolitba merülő fém közötti potenciálkülönbség (a fémek oldódási hajlamának kifejezője). A normálpotenciál és a fémek elektrokémiai feszültségi sora: az elektrokémiai standardpotenciálok a hidrogénelektródra vonatkoztatva Tionaz oldott ion kémiai potenciálja T hőmérsékleten, Gfémfémes állapotra jellemző szabadentalpia, F a Faraday féle szám, Z a vegyértékállapot változása oldódás során. Negatívabb fém nagyobb mértékben korrodál.

10. 2. A korrózió Néhány elem normálpotenciálja 25°C-on

11. 2. A korrózió (anyagszerkezeti összefüggések) -Fe Fe3C -Fe Fe3C -Fe Kémiai heterogenitás és az elektrokémiai korrózió perlit: heterogén szövetelem → koncentrációkülönbség, helyi elem képződése, elektrokémiai korrózió forrása A korrózió megjelenési formái: • egyenletes korrózió • helyi korrózió (egyes pontokra korlátozódik) • interkrisztallin (kristályközi) korrózió (mechanikai feszültség szuperpozíciója ! nagyon veszélyes) • szelektív korrózió

12. 2. A korrózió • A korróziósebességet befolyásoló tényezők • sebesség: • A korrózió jellegét meghatározó tényezők: • kémiai vagy elektrokémiai • a reakciótermék tömörsége, tapadása, felületi állapota • adott környezet: reakciótípus szerinti passziválás • anyagszerkezeti tényező (tisztaság, szövetszerkezet homogenitása, heterogenitása, szennyezések szerepe és eloszlása: helyi elem képződés)

13. 2. A korrózió (védelem) Aktív vagy passzív védelem

14. 2. A korrózió (védelem) • Homogén szövetszerkezet létrehozása: pl. acéloknál • C-tartalom csökkentése → tisztán ferrites szövetszerkezet • ausztenites mező stabilizálása szobahőmérsékleten (pl. Ni-ötvözéssel)(előnye még, hogy nagyobb C-tartalom is oldva marad az ausztenitben) Forrás: Verő, Káldor: Fémtan

15. 2. A korrózió (védelem) • Jól tapadó, zárt reakciótermék a felületen: • légköri korróziónak ellenálló acélok: Cr ötvözés → Cr2O3 • Al-ötvözetek: Al2O3, eloxálás • horganyzott acélok → ZnO • Bevonatok: • pl. acélon Sn, mint pozitívabb normálpotenciálú fém, műanyagbevonatok • festés, plazmaszórás, elektrokémiai bevonatok…

16. 2. A korrózió (vizsgálati módszerek)

17. 3. Felületmódosítás • Cél: a felületi tulajdonságok módosítása az összetétel és/vagy a szerkezet megváltoztatása révén, pl.: • különleges összetételek kialakítása félvezetőkön • kemény, kopásálló, kis súrlódású, korrózióálló felületek létrehozása (szerszám illetve alkatrészgyártás) • optikai, dekoratív bevonatok készítése, stb. • Módszerek • Bevonatok készítése kémiai és elektrokémiai úton • kemény króm réteg (3-500 μm, HV 900-1100) • Ni-P amprf réteg (3-30 μm, HV 1300) • Nem-fémes elemek koncentrációjának növelése heterogén reakciókkal • pl. vas/acél izzítása gázelegyekben (karbonizálás, nitridálás) • CH4 [C]Fe + 2H2 CH4/H2 • 2NH3 [N]Fe + 3H2 NH3/H2 T = 500 – 700 °C

18. Termikus szórás (thermal spraying) • huzal vagy por alakú anyag – magas hőmérsékleten – nagy sebességgel ütközik a targetbe fémek, ötvözetek, oxidok, boridok, nitridek 2000-5000 °C 30-100 m/s általános probléma: a tapadás

19. Shematic drawing of plasma spraying and the SEM photograph of the sprayed coating

22. PVD (physical vapor deposition) The original, traditional technologies: chemical reactions are not included ( i.e. mirror production) Heating Substrate Source Vacuum system Source Schematic illustration of the principle

23. Chemical Vapour Deposition, (CVD) basic principles In the original form, the procedure consist of two isothermal reactions: a.) at T1 temperature M +nXMXn (M layer forming metal , X halogen) At T1 a volatile compound is formed b.) at T2 (T2 > T1 ) MXnM + nX Thermal decomposition of MXnoccur on the substrate surface Subsequently the decomposition process, the halogen molecule is circuated (in order to form new volatile molecules) Typical chemical reactions in the CVD procedure: Metal-halogenides are often used as precursor materials in these techniques. The reason: volatile compounds (high tension even at low temperatures!) (see tables) Besides the metal-layer depositions, the method also used for compound depositions(refractory carbides, silicides, borides)

24. Some another exmples Source: Platit