Research on improving the adhesion and corrosion resistance of TiN coating
on the SUS420 stainless steel using an intermediate nitriding layer
TRỊNH VĂN TRUNG *
Viện Khoa học và Kỹ thuật vật liệu, Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1, Đại Cồ Việt, Hà Nội
Email: trung.trinhvan@hust.edu.vn
Ngày nhận bài: 03/01/2024 , Ngày duyệt đăng: 05/02/2024
TÓM TẮT
Thép không gỉ SUS420 được nhiệt luyện bằng cách tôi ở nhiệt độ 1030 °C trong 90 phút, tiếp đến là ram 2 lần đều ở 550 °C trong 2 h. Công nghệ thấm nitơ thể khí được áp dụng với chất thấm là NH3 ở nhiệt độ thấm 520 °C trong thời gian 5 h để tạo lớp xử lý bề mặt chuyển tiếp trước khi được phủ lớp TiN bằng công nghệ hồ quang plasma catot. Các công cụ và phương pháp phân tích như hiển vi quang học, hiển vi điện tử quét, nhiễu xạ Rơnghen, thiết bị đo độ cứng tế vi và thô đại, đánh giá bám dính bằng tiêu chuẩn VDI-3198 và phương pháp đo đường cong phân cực điện hóa được sử dụng để nghiên cứu sự biến đổi tổ chức tế vi và các đặc tính của thép SUS420 trước và sau các quá trình xử lý nhiệt và bề mặt. Các kết quả nghiên cứu cho thấy mẫu ở trạng thái nhiệt luyện có nhiều cacbit crôm với độ cứng khoảng 560 HV và mật độ dòng ăn mòn khoảng 4,447 μA/cm². Lớp thấm nitơ chuyển tiếp có độ dày khoảng 50 μm giúp nâng cao độ bám dính từ mức HF6 lên HF1 và hiệu quả bảo vệ chống ăn mòn tổng thể của cả lớp thấm nitơ và lớp phủ TiN lên đến 94,31%.
Từ khóa: TiN, thấm nitơ thể khí, thép không gỉ SUS420, ăn mòn, bám dính.
ABSTRACT
SUS420 stainless steel is heat treated by quenching at 1030 °C for 90 minutes, followed by tempering twice at 550 °C for 2 hours. Gas nitriding technology is applied with NH3 gas at a nitriding temperature of 520 °C for 5 hours to create a transitional surface treatment layer before being coated with TiN layer using cathode plasma arc deposition. Analytical equipment and methods such as optical microscope, scanning electron microscope, X-ray diffractometer, micro- and macro-hardness measurement equipment, adhesion assessment using VDI-3198 standard and electrochemical polarization method were used to study the microstructural evolution and changes in properties of SUS420 steel before and after heat and surface treatments. The results show that the tempered sample has many chromium carbides with a hardness of about 560 HV and a corrosion current density of about 4,447 μA/cm². The intermediate nitriding layer with a thickness of about 50÷60 μm helps improve adhesion of TiN film from HF6 to HF1 level and the overall anti-corrosion protection effect of both nitriding layer and TiN coating is up to 94.31 %.
Keywords: TiN, gas nitriding, SUS420 stainless steel, corrosion, adhesion.
