EDP Sciences Journals List
Issue J. Phys. IV France
Volume 03, Number C9, Décembre 1993
Proceedings of the 3rd International Symposium on High Temperature Corrosion and Protection of Materials
Actes du 3ème Colloque International sur la Corrosion et la Protection des Matériaux à Haute Température
Page(s) C9-615 - C9-624
DOI http://dx.doi.org/10.1051/jp4:1993965

Proceedings of the 3rd International Symposium on High Temperature Corrosion and Protection of Materials
Actes du 3ème Colloque International sur la Corrosion et la Protection des Matériaux à Haute Température

J. Phys. IV France 03 (1993) C9-615-C9-624

DOI: 10.1051/jp4:1993965

Oxydation comparée d'un dépôt de chrome, par traitement thermique classique et par laser CO2 continu, à température constante

S. Beauvais1, S. Fritsch1, A.M. Huntz1, G. Moulin1, L. Beylat2 and J. J. Bléchet3

1  Laboratoire de Métallurgie Structurale, (U.R.A. CNRS 1107), UPS, 91405 Orsay, France
2  CERAM, 151 Bd de l'Hopital,75013 Paris, France
3  ETCA, CREA/PS-LA, 16 bis Avenue Prieur de la Côte d'Or, 941 14 Arcueil, France


Résumé
En vue de bénéficier des bonnes propriétés tribologiques de l'oxyde de chrome, un dépôt de chrome a été effectué par pulvérisation cathodique sur un acier faiblement allié, puis oxydé soit au moyen d'un laser CO2 continu, sous pression partielle d'oxygène, à température constante, soit classiquement en four. A ce stade de l'étude, les mécanismes d'oxydation ont été particulièrement approfondis dans le cas des échantillons oxydés classiquement. Ainsi, nous avons montré que la couche de Cr2O3 croît essentiellement par diffusion cationique avec [MATH] à 800 °C. L'oxygène diffuse environ 100 fois plus lentement avec [MATH] à la même température. D'ores et déjà, il apparait que l'oxydation assistée par laser conduit à une couche d'oxyde plus épaisse et à une surconcentration en carbone plus importante.


Abstract
In order to improve the wear resistance of a PVD chromium coating on a Z32CDV13 steel, a Cr2O3 surface layer was developed by laser oxidation. A comparaison between classical and laser oxidation is done to clarify the diffusion laws which govern such an oxidation process. Oxidation treatments took place in 1 atm pure oxygen between 600 and 800 °C. For laser oxidation, a 5 kW continuous CO2 laser beam was used in oxidizing atmosphere (1 atm [MATH]) at a constant temperature (600-800 °C). In all cases the oxidized layer is thin (100-300 nm) and made of Cr2O3. In case of classical oxidation, a parabolic law is observed, indicating that the oxide growth is controlled by diffusion. The complexity of such diffusion processes is studied especially with the help of 18O2-16O2 alternative oxidations together with SIMS analyses. A bulk diffusion parameter of oxygen through the oxide scale of nearly 10-l4 cm2/s is then calculated. The study also shows interdiffusion phenomena between the substrate and the chromium coating and a specific influence of carbon.



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