Study of the protective properties of thin metal coatings obtained by magnetron sputtering on low-alloy molybdenum alloys

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The influence of chromium and titanium coatings on the gas corrosion of low-alloyed molybdenum alloys has been investigated. The samples after the gas corrosion test were analyzed using scanning electron microscopy and X-ray phase analysis. It is shown that the phase composition of corrosion products varies for different temperature ranges. The dependence of the depth of corrosion damage on the thickness of the coatings was determined. It is established that magnetron coatings of a certain thickness can peel off due to a defective structure.

About the authors

K. A Kolomytsev

NII NPO “LUCH” 142103; National Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute)

Email: elem.kolomycev@yandex.ru
Moscow region; Moscow

N. V Potekhina

NII NPO “LUCH” 142103; Lomonosov Moscow State University

Moscow region; Moscow

D. S Kiselev

NII NPO “LUCH”; National Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute)

Moscow region; Moscow

D. A Zaitsev

NII NPO “LUCH”

Moscow region

G. N Ovsyannikov

NII NPO “LUCH”; Lomonosov Moscow State University

Moscow region; Moscow

References

  1. Huang L. Microstructure and mechanical properties of Mo-Nb single crystals via thermal annealing / Huang L., Zhang W., Hu Z Modifying // Metals. 2023. V.13. Art.1261. https://doi.org/10.3390/met13071261
  2. Yan M. Microstructure transformation of Mo–3Nb single crystal used for space thermionic reactor during welding / Yan M., Xinxin L., Huiping Z. // Progress in Nuclear Energy. 2021. V.137. https://doi.org/10.1016/j.pnucene.2021.103708
  3. Lange A. PVD thermal barrier coating systems for Mo–Si–B alloys / A. Lange, R. Braun, U. Schulz // Mater.High Temp. 2018. V. 35, №1–3. P.195–203. doi: 10.1080/09603409.2017.1404686
  4. PVD thermal barrier coating systems for Mo–Si–B alloys / A. Lange, R. Braun, U. Schulz // Mater. High Temp. 2018. V. 35, №1–3. P.195–203. doi: 10.1080/09603409.2017.1404686
  5. Натансон, А.К. Молибден: сб. статей / А.К. Натансон; пер. с англ. – М.: Изд-во ИЛ, 1959. 304 с. – (Natanson, A.K. Molybdenum: collection of articles / A.K. Natanson; translated from English. – M.: Publ.FL, 1959. 304 p.)
  6. Зеликман, А.Н. Молибден / А.Н. Зеликман. – М.: Металлургия, 1970. 440 с. – (Zelikman, A.N. Molybdenum / A.N. Zelikman. – M.: Metallurgy, 1970. 440 p.)
  7. Gorr, B. A new strategy to intrinsically protect refractory metal based alloys at ultrahigh temperatures / B.Gorr, F. Müller, S. Schellert, H.J. Christ // Corros. Sci. 2020. V.166(2). P. 1–4.
  8. Butler, T.M. High temperature oxidation behaviors of equimolar NbTiZrV and NbTiZrCr refractory complex concentrated alloys (RCCAs) / T.M. Butler, K.J.Chaput, J.R. Dietrich // J. Alloys and Comp. 2017. V.729. P.1004–1019.
  9. Voyevodin, V. High-temperature heat-resistant coatings for protection of refractory metals and their alloys (overview) / V.Voyevodin, V. Zmii, S. Rudenkyi // Powder Metallurgy and Metal Ceramics. 2017. V. 56, №3–4. P.198–209.
  10. Mingming, Z. High vacuum arc ion plating TiAl coatings for protecting titanium alloy against oxidation at medium high temperatures / Mingming Z., Mingli S., Li X.// Corros. Sci. 2016. V.112. P.36– 43.
  11. Yaran, N. Microstructure evolution of plasma-sprayed MoSi2 coatings at RT-1200 °С in air/ Yaran N., Cuihong Z., Guocheng W. // J. Therm. Spray Tech. 2018. V.27. P. 938–948.
  12. Yaran, N. Microstructure characteristics and oxidation behavior of molybdenum disilicide coatings prepared by vacuum plasma spraying / Yaran N., Xiaoai F., Hongyan W. // Thermal Spray. 2013. V.22, №2–3. P. 96–103.
  13. Lange, A. Oxidation behavior of magnetron sputtered double layer coating molybdenum, silicon and boron / A. Lange, R. Braun, M. Heilmaier // Intermetallics. 2014. V.48. P. 19–27.
  14. Govindarajan, S. Synthesis of molybdenum disilicide on molybdenum substrates / S.Govindarajan, B. Mishra , D.L. Olson // Surface and Coatings Techn. 1995. V.76–-77. P.7–13.
  15. Majumdar, S. Development of multilayer oxidation resistant coatings on niobium and tantalum/ S Majumdar., P. Sengupta, G.B. Kale // Surface and Coatings Techn. 2006. V.200. P.3713–3718.
  16. Xu, Z. The protection, challenge, and prospect of anti-oxidation coating on the surface of niobium alloy/ Xu Z., Tao F., Kunkun C. // Coatings. 2011. V.11, №742.
  17. Mayr-Schmoler, B. Diffusion assisted reactive coatings for plasma resistant tungsten surfaces / B. Mayr-Schmoler, Th. Werninghaus, D. Wirges // Metal Powder Report. 2016. V.0. P.1–5.
  18. Ziyuan, Z. A new strategy to efficiently fabricate tungsten carbide coating on tungsten: Two-step interstitial carburization / Z. Ziyuan, L. Fuyuan, Z. Mingxuan // Surface and Coatings Techn. 2020. V.389. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.125579
  19. Tang, Z Characterization and oxidation behavior of silicide coating on multiphase Mo–Si–B alloy/ Z. Tang, A. Thom, M. Kramer, M. Akinc // Intermetallics. 2008. V.16. P.1125– 1133.
  20. Fotovvati, B. On coating techniques for surface protection: A review/ B. Fotovvati, N. Namdari, A. Dehghanghadikolaei // Manufact. Mater. Proc. 2019. V.3, № 28. P.1–22.
  21. Hidnert, P. Thermal expansion of molybdenum / P. Hidnert, W.B. Gero // Scientific papers of the bureau of standards. 1924. V.488. №10. P. 429–444.
  22. Казанцев, Е.И. Промышленные печи: cправ. руководство для расчетов и проектир. / Е.И. Казанцев. – М.: Металлургия, 1975. 452 с. – (Kazantsev, E.I. Industrial furnaces: reference. manual for calculations and design / E.I. Kazantsev. – M.: Metallurgy, 1975. 452 p.)
  23. Moree, D.G. Study of chromium-frit-type coatings for high-temperature protection of molybdenum / D.G. Moree, L.H. Bolz , J.W. Pitts // Techn. Note. 1951. №2422.
  24. Aniolek, K. Characteristic of oxide layers obtained on titanium in the process of thermal oxidation / K. Aniolek, M. Kupka, A. Barylski // Arch. Metal. Mater. 2016. V.61. P.853–856.
  25. Lyon, S. Corrosion of molybdenum and its alloys / S. Lyon // Shreir՛s Corrosion. 2010. V.3. P. 2157–2167.
  26. Юхневич, Р. Техника борьбы с коррозией / Р. Юхневич, Е. Валашковский, А. Видуховский, Г. Станкевич; под ред. А.М. Сухотина. — Л.: Химия. ЛО, 1978. 301 с. – (Yukhnevich, R. Corrosion control technique / R. Yukhnevich, E. Valashkovsky, A. Vidukhovsky, G. Stankevich; edited by A.M. Sukhotin. — L.: Chemistry. LO, 1978. 301 p.)
  27. Biswas, B. Defect growth in multilayer chromium nitride/niobium nitride coatings produced by combined high power impulse magnetron sputtering and unbalance magnetron sputtering technique / B. Biswas, Y. Purandare, A.A. Sugumaran // Thin Solid Films. 2017. V.636. P.558–566.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».