Časopis KOM

Výzkumné články

Evolution of microstructure and electrochemical corrosion characteristics of cold compacted magnesium / Vývoj mikrostruktury a elektrochemických korozních charakteristik práškového hořčíku lisovaného za studena

Březina M., Doležal P., Krystýnová M., Minda J., Zapletal J., Fintová S., Wasserbauer J.
2017, 61 (4), 123–130

Citace (ACS): Březina, M.; Doležal, P.; Krystýnová, M.; Minda, J.; Zapletal, J.; Fintová, S.; Wasserbauer, J. Evolution of microstructure and electrochemical corrosion characteristics of cold compacted magnesium / Vývoj mikrostruktury a elektrochemických korozních charakteristik práškového hořčíku lisovaného za studena . Koroze a ochrana materiálů 2017, 61 (4), 123–130.

Citace (ISO): Březina, M.; Doležal, P.; Krystýnová, M.; Minda, J.; Zapletal, J.; Fintová, S.; Wasserbauer, J. Evolution of microstructure and electrochemical corrosion characteristics of cold compacted magnesium / Vývoj mikrostruktury a elektrochemických korozních charakteristik práškového hořčíku lisovaného za studena . Koroze a ochrana materiálů 2017, vol. 61, no. 4, p. 123–130.

The main advantage of magnesium and its alloys is high specific strength and biocompatibility. A modern approach to magnesium-based materials preparation is powder metallurgy. This technique allows preparation of new materials with a unique structure, chemical composition, and controlled porosity. In this study, cold compaction of magnesium powder was studied. Magnesium powder of average particle size of 30 μm was compacted applying pressures of 100 MPa, 200 MPa, 300 MPa, 400 MPa and 500 MPa at laboratory temperature. Influence of compacting pressure was studied with microstructural and electrochemical corrosion characteristics analysis. The resulting microstructure was studied in terms of light and electron microscopy. Obtained electrochemical characteristics were compared with those of wrought magnesium. Compacting pressure had a significant influence on microstructure and electrochemical characteristics of prepared bulk magnesium. With the increase in compaction pressure, the porosity decreased. Compacting pressures of 300 MPa, 400 MPa and 500 MPa led to the similar microstructure of the prepared material. Polarization resistance of compacted magnesium was much lower and samples degraded faster when compared to wrought magnesium. Also, the corrosion degradation mechanism changed due to the microstructural differences between the material states.

Hlavní výhodou hořčíku a jeho slitin je vysoká specifická pevnost a biokompatibilita. Moderní metodou přípravy hořčíkových materiálů je prášková metalurgie. Tato metoda umožňuje přípravu nových materiálů s unikátní strukturou, chemickým složením a řízenou porositou. V této studii byl zkoumán objemový hořčíkový materiál připravený lisováním za studena. Hořčíkový prášek o střední velikosti částic 30 μm byl lisován za laboratorní teploty tlakem 100 MPa, 200 MPa, 300 MPa, 400 MPa a 500 MPa. Byl studován vliv lisovacího tlaku na mikrostrukturu a elektrochemické vlastnosti připravených materiálů. Výsledná mikrostruktura byla studována pomocí světelné a elektronové mikroskopie. Elektrochemické charakteristiky byly srovnány s vlastnostmi tvářeného hořčíku. Lisovací tlak měl zásadní vliv na mikrostrukturu a elektrochemické vlastnosti připravených objemových materiálů. Se zvyšujícím se tlakem docházelo ke snižování porozity, vzorky připravené tlakem 300 MPa, 400 MPa a 500 MPa vykazovaly stejnou mikrostrukturu. Polarizační odpor připravených objemových materiálů byl mnohem nižší a vzorky degradovaly rychleji v porovnání s tvářeným hořčíkem. Došlo také ke změně charakteru degradace vlivem rozdílné mikrostruktury vzorků.

Keywords: magnesium, powder metallurgy, cold pressing, porosity, impedance spectroscopy  

Klíčová slova: hořčík, prášková metalurgie, lisování za studena, porozita, impedanční spektroskopie

Výzkumné články

Studie úrovně korozního poškození skelných vláken v textilní skelné výztuži při expozicích simulující pórové roztoky betonu / Study of damage extent to glass fibre in glass-fibre fabric reinforcement during exposure simulating concrete pore solution

Pokorný P., Bouška P., Bittner T., Kolísko J., Vokáč M., Mandlík T., Müllerová J.
2017, 61 (4), 131–142

Citace (ACS): Pokorný, P.; Bouška, P.; Bittner, T.; Kolísko, J.; Vokáč, M.; Mandlík, T.; Müllerová, J. Studie úrovně korozního poškození skelných vláken v textilní skelné výztuži při expozicích simulující pórové roztoky betonu / Study of damage extent to glass fibre in glass-fibre fabric reinforcement during exposure simulating concrete pore solution. Koroze a ochrana materiálů 2017, 61 (4), 131–142.

Citace (ISO): Pokorný, P.; Bouška, P.; Bittner, T.; Kolísko, J.; Vokáč, M.; Mandlík, T.; Müllerová, J. Studie úrovně korozního poškození skelných vláken v textilní skelné výztuži při expozicích simulující pórové roztoky betonu / Study of damage extent to glass fibre in glass-fibre fabric reinforcement during exposure simulating concrete pore solution. Koroze a ochrana materiálů 2017, vol. 61, no. 4, p. 131–142.

Článek posuzuje prostřednictvím technik FT-IR a SEM/EDS úroveň korozního poškození kompozitní textilní skelné výztuže v prostředích simulující pórový roztok betonu (odstupňované pH: 12,6; 13,0 a 13,5), pórový roztok zkarbonatovaného betonu (pH: 8,1) a zkarbonatovaného betonu kontaminovaného chloridovými anionty (pH: 8,1+Cl). Ověřován byl rovněž vliv koroze na pevnost v tahu segmentovaných textilních skelných vláken a zjišťován byl rovněž specifický druh ochranného organického povlaku na skelných vláknech. Výsledky vypovídají o průkazném lokálním korozním poškození sledovaných vzorků pouze při pH 13,5 a naopak vysokou stabilitu v prostředích simulujících zkarbonatovaný beton a zkarbonatovaný beton kontaminovaný chloridovými anionty. Práce rovněž poukazuje na nerovnoměrnost vyloučeného ochranného organického povlaku s lokalizovanou pórovitostí, která souvisí s výše zmíněným korozním poškozením. Korozní poškození se v FT-IR spektrech projevuje změnami v zastoupení píků signalizujících hydrolýzu ochranného organického povlaku a výskytem píků označujících přítomnost korozních produktů bohatých na Ca2+.

The paper evaluates extent of corrosion damage to composite glass-fibre fabric reinforcement in environment simulating concrete pore solutions (pH 12.6, 13.0, 13.5) and carbonated concrete contaminated with chlorides (pH 8.1 + Cl) using the FT-IR and SEM/EDS techniques. Also, the effect of corrosion damage on tensile strength of segmented glass fibre as well as the presence of specific protective organic coating on glass fibre were studied. The results demonstrate local corrosion damage of samples at pH 13.5 and on the other hand high stability in environment simulating carbonated concrete and carbonated concrete contaminated with chlorides. The study also suggests unevenness of organic coating with occurrence of localized porosity which is related to aforementioned corrosion damage. Corrosion damage in FT-IR spectra manifests by changes in peaks signalling hydrolysis of protective organic coating and occurrence of peaks suggesting presence of Ca2+ rich corrosion products.

Klíčová slova: skelná vlákna, beton, karbonatace, infračervená spektroskopie, elektronová mikroskopie

Keywords: glass fibres, concrete, carbonation, FT-IR, SEM/EDS

Výzkumné články

Materials for use in calcium looping technology for CCS – corrosion processes in high-temperature CO2 / Materiály pro použití v technologii karbonátové smyčky pro CCS – korozní procesy ve vysokoteplotním CO2

Poláčková J., Petrů J., Janák M., Berka J., Krausová A.
2017, 61 (4), 143–148

Citace (ACS): Poláčková, J.; Petrů, J.; Janák, M.; Berka, J.; Krausová, A. Materials for use in calcium looping technology for CCS – corrosion processes in high-temperature CO2 / Materiály pro použití v technologii karbonátové smyčky pro CCS – korozní procesy ve vysokoteplotním CO2. Koroze a ochrana materiálů 2017, 61 (4), 143–148.

Citace (ISO): Poláčková, J.; Petrů, J.; Janák, M.; Berka, J.; Krausová, A. Materials for use in calcium looping technology for CCS – corrosion processes in high-temperature CO2 / Materiály pro použití v technologii karbonátové smyčky pro CCS – korozní procesy ve vysokoteplotním CO2. Koroze a ochrana materiálů 2017, vol. 61, no. 4, p. 143–148.

Carbon Capture and Storage (CCS) technologies are a perspective solution to reduce the amount of CO2 emissions. One of promising methods is Ca-looping, which is based on carbonation and calcination reactions. During both of these processes, especially calcination, high temperatures (650-950°C) are required. This means high demands on the corrosion resistance of equipment materials. Therefore, we carried out a study to suggest materials with suitable properties for calciner construction, which have to be particularly heat resistant: stainless steels (AISI 304, AISI 316L and AISI 316Ti) and nickel alloys (Inconel 713, Inconel 738, Incoloy 800H). A special device simulating calciner environment was built for this purpose. Chosen materials were tested in temperature 900°C, atmospheric pressure and gaseous environment with composition that can be possible in a calciner. The surfaces of materials were evaluated to determine composition and properties of formed oxide layers. High temperature oxidation was observed on all tested materials and oxide exfoliation occurred on some of tested materials (304, 316L).

Technologie záchytu a ukládání uhlíku (CCS) jsou perspektivním řešením ke snížení množství emisí CO2. Jednou ze slibných metod je karbonátová smyčka, která je založena na karbonatačních a kalcinačních reakcích. Oba tyto procesy, zvláště kalcinace, vyžadují vysoké teploty (650-950°C). To znamená vysoké nároky na korozní odolnost materiálů zařízení. Proto jsme provedli studii k navržení materiálů s vhodnými vlastnostmi pro konstrukci kalcinátoru, které musí být především odolné vůči vysokým teplotám: korozivzdorné oceli (AISI 304, AISI 316L and AISI 316Ti) a slitiny niklu (Inconel 713, Inconel 738, Incoloy 800H). Pro tyto účely bylo postaveno speciální zařízení simulující prostředí kalcinátoru. Vybrané materiály byly testovány za teploty 900°C, atmosférického tlaku a v plynném prostředí se složením, kterého může být dosaženo v kalcinátoru. Povrchy materiálů byly vyhodnoceny z hlediska složení a vlastností vzniklých oxidických vrstev. Byla pozorována vysokoteplotní oxidace a na některých z testovaných materiálů (304, 316L) se objevila exfoliace.

Keywords: carbon capture and storage, calcination, stainless steel, nickel alloy, gravimetry, XPS

Klíčová slova: záchyt a ukládání uhlíku, kalcinace, korozivzdorná ocel, niklová slitina, gravimetrie, XPS

Výzkumné články

Effect of hammer peening with tungsten coating on fatigue properties of carbon steel under rotating bending / Vliv povrchové úpravy metodou “hammer peening” a povlaku karbidu wolframu

Kanchidurai S.
2017, 61 (4), 149–154

Citace (ACS): Kanchidurai, S. Effect of hammer peening with tungsten coating on fatigue properties of carbon steel under rotating bending / Vliv povrchové úpravy metodou “hammer peening” a povlaku karbidu wolframu. Koroze a ochrana materiálů 2017, 61 (4), 149–154.

Citace (ISO): Kanchidurai, S. Effect of hammer peening with tungsten coating on fatigue properties of carbon steel under rotating bending / Vliv povrchové úpravy metodou “hammer peening” a povlaku karbidu wolframu. Koroze a ochrana materiálů 2017, vol. 61, no. 4, p. 149–154.

In the present study, we investigated the influence of hammer peening (HP) with tungsten carbide surface coating (WCSC) on high cycle bending fatigue performance of the carbon steel (CS) manufactured as specified in Bureau of Indian Standards BIS 2062 steel. Totally there are twenty-four numbers of specimens cast and tested to investigate fatigue performance. Constantly high cycle bending fatigue load (HBFL) were applied for all specimen, different range of bending stress applied to the specimen and the stress ratio maintained as R = 1. Investigation results show there is up to 40 percent of the fatigue life improvement possible by the surface treatments to the CS material. From the research to date the corrosion and pitting corrosion can be treated by modifying the surface layer of the metal by treating different peening methods and coating.

Tato práce se zabývala vlivem “hammer peeningu” s povlakem karbidu wolframu na odolnost k vysokocyklové ohybové únavě uhlíkové oceli typu BIS 2062. Celkově bylo hodnoceno 24 litých zkušebních těles. Ve všech testech byl použit stejný počet cyklů a stejný poměr napětí, ale lišilo se aplikované mechanické napětí. Studie potvrdila, že je možné zvýšit životnost materiálu až o 40 procent povrchovou úpravou. Byla zjištěna i spojitost k rovnoměrné i bodové korozi.

Keywords: hammer peening, fatigue, surface treatment, tungsten carbide

Klíčová slova: hammer peening, únava, povrchová úprava, karbid wolframu

Přehledové články (review)

Mechanismy degradace organických povlaků / Mechanisms of degradation of organic coatings

Prošek T.
2017, 61 (4), 155–161

Citace (ACS): Prošek, T. Mechanismy degradace organických povlaků / Mechanisms of degradation of organic coatings. Koroze a ochrana materiálů 2017, 61 (4), 155–161.

Citace (ISO): Prošek, T. Mechanismy degradace organických povlaků / Mechanisms of degradation of organic coatings. Koroze a ochrana materiálů 2017, vol. 61, no. 4, p. 155–161.

Článek popisuje ochranné působení organických povlaků pro kovové konstrukce a výrobky. Diskutován je bariérový efekt povlaků a ochrana v místech jejich lokálního poškození. Popsány jsou běžné degradační mechanismy organických povlaků, tj. anodická a katodická delaminace v okolí defektů, osmotické a katodické puchýřkování a puchýřkování v důsledku mechanického napětí v povlaku, plošná ztráta adheze a křídování. Pro každou z popsaných forem poškození jsou navrženy vhodné laboratorní zkoušky.

An overview of protection mechanisms of organic coatings for metallic constructions and products is given. The barrier effect of coatings and protection in local defects are discussed. Basic degradation mechanisms of organic coatings such as anodic and cathodic delamination in vicinity of defects, osmotic and cathodic blistering, mechanical stress assisted blistering, loss of adhesion and chalking are described. Appropriate laboratory tests are proposed for each degradation mode.

Klíčová slova: organický povlak, degradace, puchýřování, adheze, delaminace, test

Keywords: paint, degradation, blistering, adhesion, delamination, test