Search

This paper deals with the study of the crystallization and phase transformation of Ni-P coatings deposited on AZ91 magnesium alloy. Prepared samples were characterized in terms of surface morphology and elemental composition by means of scanning electron microscopy with energy-dispersive spectroscopy analysis. The results of X-ray diffraction analysis and differential scanning calorimetry suggested that increasing the phosphorus content caused Ni-P coatings to develop an amorphous character. The crystallization of Ni was observed at 150, 250, and 300 °C for low-, medium- and high-phosphorus coatings, respectively. The Ni crystallite size increased with increasing temperature and decreasing P content. Conversely, the presence of the Ni3P phase was observed at a maximum peak of 320 °C for the high-phosphorus coating, whereas the crystallization of the Ni3P phase shifted to higher temperatures with decreasing P content. The Ni3P crystallite size increased with increasing temperature and increasing P content. An increase in microhardness due to the arrangement of Ni atoms and Ni3P precipitation was observed. The deposition of as-deposited Ni-P coatings led to an improvement in the corrosion resistance of AZ91. However, the heat treatment of coatings resulted in a deterioration in corrosion properties due to the formation of microcracks.

This paper deals with the study of the crystallization and phase transformation of Ni-P coatings deposited on AZ91 magnesium alloy. Prepared samples were characterized in terms of surface morphology and elemental composition by means of scanning electron microscopy with energy-dispersive spectroscopy analysis. The results of X-ray diffraction analysis and differential scanning calorimetry suggested that increasing the phosphorus content caused Ni-P coatings to develop an amorphous character. The crystallization of Ni was observed at 150, 250, and 300 °C for low-, medium- and high-phosphorus coatings, respectively. The Ni crystallite size increased with increasing temperature and decreasing P content. Conversely, the presence of the Ni3P phase was observed at a maximum peak of 320 °C for the high-phosphorus coating, whereas the crystallization of the Ni3P phase shifted to higher temperatures with decreasing P content. The Ni3P crystallite size increased with increasing temperature and increasing P content. An increase in microhardness due to the arrangement of Ni atoms and Ni3P precipitation was observed. The deposition of as-deposited Ni-P coatings led to an improvement in the corrosion resistance of AZ91. However, the heat treatment of coatings resulted in a deterioration in corrosion properties due to the formation of microcracks.

Táto bakalárska práca sa zaoberá bezprúdovou depozíciou nikel-fosforovej (Ni-P) vrstvy na horčíkovej zliatine AZ91. V úvode teoretickej časti sú zhrnuté základné poznatky o zliatinách horčíku so zameraním na zliatinu AZ91, vplyve použitých legujúcich prvkov a nečistôt a o jej mikroštruktúre. Teoretická časť pokračuje pojednaním o Ni-P povlaku so zameraním na zloženie kúpeľa, vplyve a účinku jeho jednotlivých zložiek. Ďalej sa v tejto časti nachádza porovnanie s galvanickým niklovaním. Na záver teoretickej časti bol zhrnutý súčasný výskum použitia bezprúdovej depozície Ni-P vrstvy na horčíkovej zliatine AZ91. V praktickej časti bol pripravený Ni-P povlak na horčíkovej zliatine AZ91, pozorovaná mikroštruktúra horčíkovej zliatiny a Ni-P vrstvy, zmeraná rýchlosť depozície, hrúbka, mikrotvrdosť a zloženie povlaku. Taktiež bol pozorovaný vplyv jeho tepelného vytvrdenia. Zistilo sa, že je možné pripraviť kvalitný Ni-P povlak na horčíkovej zliatine AZ91, ktorý bol bez viditeľných defektov, alebo zjavných nežiadúcich medzivrstiev, avšak tepelným vytvrdením povlaku dochádza k jeho praskaniu. Na stanovenie koróznej odolnosti bolo vykonané potenciodynamické meranie, výsledkom ktorého bolo zistenie, že nevytvrdený Ni-P povlak predstavuje vhodnú protikoróznu ochranu. Avšak tepelným vytvrdením sa korózna odolnosť vplyvom popraskania povrchu zhoršila až na úroveň čistej zliatiny AZ91., This bachelor thesis deals with electroless deposition of nickel-phosphoric (Ni-P) coating on AZ91 magnesium alloy. At the beginning of the theoretical part, there is a summary of basic knowledge about magnesium alloys with focus on AZ91 alloy and the influence of alloying elements and impurities and its microstructure. The theoretical part continues with the discussion of the Ni-P coating, focusing on the composition of the bath, the influence and the effect of its individual components. Next, there is a comparison with galvanic nickeling. At the end of the theoretical part, the current research of the use of electroless deposition of Ni-P layer on AZ91 magnesium alloy is summarized. In the practical part, there is the preparation of the Ni-P coating on the AZ91 magnesium alloy, the observation the microstructure of the magnesium alloy and the Ni-P layer, and rate of deposition, the thickness, the microhardness and the composition of the coating was measured. The effect of its heat treatment was also observed. It has been found that it is possible to produce a high-quality Ni-P coating on an AZ91 magnesium alloy which has no visible defects or obvious undesirable interlayers, however the heat treatment of the coating causes its cracking. To determine the corrosion resistance, a potentiodynamic measurement was performed, resulting in the finding that the Ni-P coating without heat treatment was a suitable corrosion protection. However, after heat treatment, the corrosion resistance due to cracking of the surface deteriorated to a level of bare AZ91 alloy.

Táto diplomová práca sa zaoberá výskumom a prípravou objemového materiálu na báze systému Mg–Al–Ti. V teoretickej časti boli zhrnuté základné poznatky o horčíkových zliatinách, so zameraním najmä na systémy Mg–Al a Mg–Ti. Ďalej tu boli spracované základné informácie o metódach práškovej metalurgie a to od výroby práškových materiálov, cez ich kompakciu, až po tepelné spracovanie a poľom aktivované spekanie (SPS). Teoretickú časť uzatvárajú literárne rešerše o súčasnom výskume systému Mg–Al–Ti. V experimentálnej časti bol pripravený objemový materiál na báze systému Mg–Al–Ti pomocou tradičných postupov práškovej metalurgie, ako aj pomocou metódy SPS. V práci bola preskúmaná mikroštruktúra materiálu, prvkové a fázové zloženie. Následne bolo vykonané meranie tvrdosti podľa Vickersa, zmeraná pevnosť pri zaťažení v ohybe a vykonané fraktografické pozorovanie lomovej plochy. Zistilo sa, že počas tepelného spracovania došlo k úplnému rozpusteniu hliníka, avšak častice titánu ostali v materiáli takmer neporušené a figurovali v ňom, ako časticová výstuž. Materiály pripravené konvenčnými metódami práškovej metalurgie vykazovali zvýšenú porozitu v porovnaní s materiálmi pripravenými metódou SPS, dôsledkom čoho dosahovali nižšie hodnoty tvrdosti a medze pevnosti v ohybe. Tvrdosť stúpala s množstvom hliníka a titánu a s množstvom horčíkovej fázy . Fraktografické pozorovanie lomovej plochy naznačuje, že po procese spekania mohlo dôjsť ku vzniku difúzneho spojenia medzi titánom a horčíkovou zliatinou., This diploma thesis deals with research and preparation of bulk materials based on the Mg–Al–Ti system. The theoretical part summarizes the basic knowledge about magnesium alloys, focusing mainly on Mg–Al and Mg–Ti systems. Furthermore, basic information on powder metallurgy methods was included here, from the production of powder materials, through their compaction, to heat treatment and spark plasma sintering (SPS). The theoretical part ends with literature review on the current research of the Mg–Al–Ti system. In the experimental part, bulk materials based on the Mg–Al–Ti system was prepared using traditional methods of powder metallurgy, as well as using the SPS method. The microstructure of the material, elemental and phase composition was examined in this thesis. Subsequently, Vickers hardness and flexural strength were measured, and fractographic observation of the fracture surface was performed. It was found that the aluminum was completely dissolved during the heat treatment, but the titanium particles remained almost intact in the material and worked as a particulate reinforcement. Materials prepared by methods of conventional powder metallurgy showed increased porosity compared to materials prepared by the SPS, resulting in lower hardness and flexural strength. The hardness increased with increasing the amount of aluminum and titanium and with the amount of magnesium phase . Fractographic observation of the fracture surface suggests that a diffuse connection between the reinforcement and the matrix may have occurred after the sintering process.

Táto diplomová práca sa zaoberá výskumom a prípravou objemového materiálu na báze systému Mg–Al–Ti. V teoretickej časti boli zhrnuté základné poznatky o horčíkových zliatinách, so zameraním najmä na systémy Mg–Al a Mg–Ti. Ďalej tu boli spracované základné informácie o metódach práškovej metalurgie a to od výroby práškových materiálov, cez ich kompakciu, až po tepelné spracovanie a poľom aktivované spekanie (SPS). Teoretickú časť uzatvárajú literárne rešerše o súčasnom výskume systému Mg–Al–Ti. V experimentálnej časti bol pripravený objemový materiál na báze systému Mg–Al–Ti pomocou tradičných postupov práškovej metalurgie, ako aj pomocou metódy SPS. V práci bola preskúmaná mikroštruktúra materiálu, prvkové a fázové zloženie. Následne bolo vykonané meranie tvrdosti podľa Vickersa, zmeraná pevnosť pri zaťažení v ohybe a vykonané fraktografické pozorovanie lomovej plochy. Zistilo sa, že počas tepelného spracovania došlo k úplnému rozpusteniu hliníka, avšak častice titánu ostali v materiáli takmer neporušené a figurovali v ňom, ako časticová výstuž. Materiály pripravené konvenčnými metódami práškovej metalurgie vykazovali zvýšenú porozitu v porovnaní s materiálmi pripravenými metódou SPS, dôsledkom čoho dosahovali nižšie hodnoty tvrdosti a medze pevnosti v ohybe. Tvrdosť stúpala s množstvom hliníka a titánu a s množstvom horčíkovej fázy . Fraktografické pozorovanie lomovej plochy naznačuje, že po procese spekania mohlo dôjsť ku vzniku difúzneho spojenia medzi titánom a horčíkovou zliatinou., This diploma thesis deals with research and preparation of bulk materials based on the Mg–Al–Ti system. The theoretical part summarizes the basic knowledge about magnesium alloys, focusing mainly on Mg–Al and Mg–Ti systems. Furthermore, basic information on powder metallurgy methods was included here, from the production of powder materials, through their compaction, to heat treatment and spark plasma sintering (SPS). The theoretical part ends with literature review on the current research of the Mg–Al–Ti system. In the experimental part, bulk materials based on the Mg–Al–Ti system was prepared using traditional methods of powder metallurgy, as well as using the SPS method. The microstructure of the material, elemental and phase composition was examined in this thesis. Subsequently, Vickers hardness and flexural strength were measured, and fractographic observation of the fracture surface was performed. It was found that the aluminum was completely dissolved during the heat treatment, but the titanium particles remained almost intact in the material and worked as a particulate reinforcement. Materials prepared by methods of conventional powder metallurgy showed increased porosity compared to materials prepared by the SPS, resulting in lower hardness and flexural strength. The hardness increased with increasing the amount of aluminum and titanium and with the amount of magnesium phase . Fractographic observation of the fracture surface suggests that a diffuse connection between the reinforcement and the matrix may have occurred after the sintering process.

Táto bakalárska práca sa zaoberá bezprúdovou depozíciou nikel-fosforovej (Ni-P) vrstvy na horčíkovej zliatine AZ91. V úvode teoretickej časti sú zhrnuté základné poznatky o zliatinách horčíku so zameraním na zliatinu AZ91, vplyve použitých legujúcich prvkov a nečistôt a o jej mikroštruktúre. Teoretická časť pokračuje pojednaním o Ni-P povlaku so zameraním na zloženie kúpeľa, vplyve a účinku jeho jednotlivých zložiek. Ďalej sa v tejto časti nachádza porovnanie s galvanickým niklovaním. Na záver teoretickej časti bol zhrnutý súčasný výskum použitia bezprúdovej depozície Ni-P vrstvy na horčíkovej zliatine AZ91. V praktickej časti bol pripravený Ni-P povlak na horčíkovej zliatine AZ91, pozorovaná mikroštruktúra horčíkovej zliatiny a Ni-P vrstvy, zmeraná rýchlosť depozície, hrúbka, mikrotvrdosť a zloženie povlaku. Taktiež bol pozorovaný vplyv jeho tepelného vytvrdenia. Zistilo sa, že je možné pripraviť kvalitný Ni-P povlak na horčíkovej zliatine AZ91, ktorý bol bez viditeľných defektov, alebo zjavných nežiadúcich medzivrstiev, avšak tepelným vytvrdením povlaku dochádza k jeho praskaniu. Na stanovenie koróznej odolnosti bolo vykonané potenciodynamické meranie, výsledkom ktorého bolo zistenie, že nevytvrdený Ni-P povlak predstavuje vhodnú protikoróznu ochranu. Avšak tepelným vytvrdením sa korózna odolnosť vplyvom popraskania povrchu zhoršila až na úroveň čistej zliatiny AZ91., This bachelor thesis deals with electroless deposition of nickel-phosphoric (Ni-P) coating on AZ91 magnesium alloy. At the beginning of the theoretical part, there is a summary of basic knowledge about magnesium alloys with focus on AZ91 alloy and the influence of alloying elements and impurities and its microstructure. The theoretical part continues with the discussion of the Ni-P coating, focusing on the composition of the bath, the influence and the effect of its individual components. Next, there is a comparison with galvanic nickeling. At the end of the theoretical part, the current research of the use of electroless deposition of Ni-P layer on AZ91 magnesium alloy is summarized. In the practical part, there is the preparation of the Ni-P coating on the AZ91 magnesium alloy, the observation the microstructure of the magnesium alloy and the Ni-P layer, and rate of deposition, the thickness, the microhardness and the composition of the coating was measured. The effect of its heat treatment was also observed. It has been found that it is possible to produce a high-quality Ni-P coating on an AZ91 magnesium alloy which has no visible defects or obvious undesirable interlayers, however the heat treatment of the coating causes its cracking. To determine the corrosion resistance, a potentiodynamic measurement was performed, resulting in the finding that the Ni-P coating without heat treatment was a suitable corrosion protection. However, after heat treatment, the corrosion resistance due to cracking of the surface deteriorated to a level of bare AZ91 alloy.

Táto diplomová práca sa zaoberá výskumom a prípravou objemového materiálu na báze systému Mg–Al–Ti. V teoretickej časti boli zhrnuté základné poznatky o horčíkových zliatinách, so zameraním najmä na systémy Mg–Al a Mg–Ti. Ďalej tu boli spracované základné informácie o metódach práškovej metalurgie a to od výroby práškových materiálov, cez ich kompakciu, až po tepelné spracovanie a poľom aktivované spekanie (SPS). Teoretickú časť uzatvárajú literárne rešerše o súčasnom výskume systému Mg–Al–Ti. V experimentálnej časti bol pripravený objemový materiál na báze systému Mg–Al–Ti pomocou tradičných postupov práškovej metalurgie, ako aj pomocou metódy SPS. V práci bola preskúmaná mikroštruktúra materiálu, prvkové a fázové zloženie. Následne bolo vykonané meranie tvrdosti podľa Vickersa, zmeraná pevnosť pri zaťažení v ohybe a vykonané fraktografické pozorovanie lomovej plochy. Zistilo sa, že počas tepelného spracovania došlo k úplnému rozpusteniu hliníka, avšak častice titánu ostali v materiáli takmer neporušené a figurovali v ňom, ako časticová výstuž. Materiály pripravené konvenčnými metódami práškovej metalurgie vykazovali zvýšenú porozitu v porovnaní s materiálmi pripravenými metódou SPS, dôsledkom čoho dosahovali nižšie hodnoty tvrdosti a medze pevnosti v ohybe. Tvrdosť stúpala s množstvom hliníka a titánu a s množstvom horčíkovej fázy . Fraktografické pozorovanie lomovej plochy naznačuje, že po procese spekania mohlo dôjsť ku vzniku difúzneho spojenia medzi titánom a horčíkovou zliatinou., This diploma thesis deals with research and preparation of bulk materials based on the Mg–Al–Ti system. The theoretical part summarizes the basic knowledge about magnesium alloys, focusing mainly on Mg–Al and Mg–Ti systems. Furthermore, basic information on powder metallurgy methods was included here, from the production of powder materials, through their compaction, to heat treatment and spark plasma sintering (SPS). The theoretical part ends with literature review on the current research of the Mg–Al–Ti system. In the experimental part, bulk materials based on the Mg–Al–Ti system was prepared using traditional methods of powder metallurgy, as well as using the SPS method. The microstructure of the material, elemental and phase composition was examined in this thesis. Subsequently, Vickers hardness and flexural strength were measured, and fractographic observation of the fracture surface was performed. It was found that the aluminum was completely dissolved during the heat treatment, but the titanium particles remained almost intact in the material and worked as a particulate reinforcement. Materials prepared by methods of conventional powder metallurgy showed increased porosity compared to materials prepared by the SPS, resulting in lower hardness and flexural strength. The hardness increased with increasing the amount of aluminum and titanium and with the amount of magnesium phase . Fractographic observation of the fracture surface suggests that a diffuse connection between the reinforcement and the matrix may have occurred after the sintering process.