Quantitative Depth Profile (QDP) Analysis of Aluminized Steel

Význam tématu

Aluminizované oceli nabízí vylepšenou odolnost proti korozi, vysokou reflektivitu a vodivost, přičemž zachovávají tvárnost základního materiálu. Intermetalická vrstva Fe–Al navíc poskytuje dodatečnou ochranu proti oxidaci, opotřebení a zvyšuje tvrdost povlaku.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem bylo využít kvantitativní hloubkovou analýzu (QDP) na přístroji GDS-850A ke stanovení hmotnosti povlaku hliníku, tloušťky jednotlivých vrstev a charakteristik Fe–Al vrstvy na vzorcích horkým máčené aluminizované oceli.

Použitá metodika a instrumentace

Analýza byla prováděna metodou QDP na GDS-850A za následujících podmínek:

• Anoda: průměr 4 mm
• Lampový zdroj: stejnosměrný (DC)
• Pracovní proud: 40 mA
• Pracovní napětí: 1000 V
• Stabilizace výboje: řízení proudu a tlaku
• Minimální snímací interval: 10 s
• Délka profilu: až 720 s (záleží na tloušťce povlaku)
• Chlazení: udržovaná teplota 15 °C

Navíc byla provedena metalografická analýza příčného řezu při 500násobném zvětšení pro ověření tloušťky vrstev.

Hlavní výsledky a diskuse

Průměrné probádané parametry (n=3) ukázaly:

• Volný hliník: 39,7 µm (RSD 4,6 %)
• Mezivrstva Fe–Al: 12,5 µm (RSD 2,1 %)
• Hmotnost povlaku Al: 153 g/m² (RSD 2,6 %)
• Obsah Fe v povlaku: 2,18 % (RSD 0,95 %)
• Kontaminace C na rozhraní: 0,037 g/m²

Hloubkové rozložení prvků ukázalo vysoký obsah Al na povrchu, klesající s hloubkou, zatímco Fe rostl v intermetalické vrstvě. Grafy replik ukázaly dobrou opakovatelnost. Metalografický řez potvrdil oddělené vrstvy volného Al a Fe–Al.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá a nedestruktivní charakterizace tloušťky a složení povlaku
• Simultánní stanovení hmotnostních zastoupení a gradientů prvků
• Možnost detekce kontaminace na povrchu i rozhraní
• Kompatibilita s průmyslovou kontrolou kvality a výzkumem

Budoucí trendy a možnosti využití

V budoucnu lze očekávat:

• Zvýšení prostorového rozlišení a citlivosti QDP
• Integraci s dalšími povrchovými technikami (např. XPS, SEM-EDS)
• Automatizaci analýzy a využití strojového učení pro interpretaci dat
• Širší uplatnění u různých povlakových systémů a slitin

Závěr

QDP na GDS-850A nabízí komplexní a spolehlivou metodu pro hodnocení aluminizovaných ocelí. Výsledky se shodují s metalografií a poskytují detailní informace o tloušťce vrstev, složení a případné kontaminaci, což je cenné pro průmyslovou kontrolu kvality a materiálový výzkum.

Reference

LECO Corporation. Spectroscopy Performance Note: Quantitative Depth Profile Analysis of Aluminized Steel. Form No. 209-076-040, 2/09-REV0, 2009.