Aşınma ve korozyon, malzemelerin yüzey arızasının iki önemli nedenidir. Bununla birlikte, kimyasal ısıl işlem, lazer kaplama, buhar biriktirme, elektrokaplama ve püskürtme gibi yüzey güçlendirme teknikleri, metal yüzeylerin aşınma direncini etkili bir şekilde artırabilir. Şu anda, nitrürleme arıtma teknolojisi ve lazer kaplama teknolojisi yaygın güçlendirme araçlarıdır ve açık deniz endüstrisinde, havacılıkta, nükleer enerjide ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. FeCrNiMo kaplama lazer kaplama teknolojisiyle hazırlandı. Halka-blok sürtünme aşınması şeklinde kaplama tabakasının ana mekanizmasının abrazif aşınma ve oksidasyon aşınması olduğu bulunmuştur. Bilya ve diskin karşılıklı sürtünme ve aşınma biçimindeki kaplama katmanında oksidasyon aşınması ve yorulma aşınma mekanizması hakimdir.
Geleneksel nitrürleme işleminin uzun süre ve düşük verimlilik gibi sorunları vardır. Nitrürleme verimliliğini arttırmak ve kırılgan nitrürleme tabakasını azaltmak ve yüksek nitrürleme tabakasının aşınma direncini daha da geliştirmek için şu anda temel sorunlarla karşılaşılmaktadır.
Ti ve N'nin bağlanma kuvveti çok güçlüdür. Uygun Ti eklemek, nitrürleme katmanının yüzey sertliğini ve derinliğini artırabilir ve nitrürleme verimliliğini artırabilir. Aynı zamanda Ti, yüksek nitrürleme tabakasının dayanıklılığını artırabilen taneleri inceltme etkisine de sahiptir. Bu nedenle, bu makalede, farklı Ti içeriği (NiCr) 92-x Mo8Tix (x=2, Ti içeriğinin Ni-Cr-Mo- mikroyapısı, sertliği, aşınma direnci ve korozyon direnci üzerindeki etkileri Ti lazer kaplama ve plazma nitrürleme kompozit katmanı incelendi ve olası aşınma ve korozyon mekanizmaları, kaplamanın aşınma ve korozyon direncini arttırmak için teorik ve deneysel temel sağlamak amacıyla tartışıldı.
1. Deneysel materyaller ve yöntemler
Temel malzeme olarak 304SS, saflığı kütle% 99,95'ten yüksek ve parçacık boyutu 48 ~ 74 μm olan Ni, Cr, Mo, Ti metal tozu seçildi. Tartım molar oranına (NiCr) 92-x Mo8Tix (x=2 ve %4'te) göre gerçekleştirildi. Açıklamayı basitleştirmek amacıyla hazırlanan kaplamalar sırasıyla S1 ve S2 olarak adlandırılmış ve gövde kompozisyonu Tablo 1'de gösterilmiştir. Toz vakumlu paslanmaz çelik bir kaba konur, paslanmaz çelik bilye 6 dakika boyunca öğütme topu olarak kullanılır. saat sonra öğütülmüş toz vakumlu kurutma fırınında 60 derecede 24 saat kurutulur. 2 mm kalınlığındaki alaşım tozu, önceden ayarlanmış toz yöntemiyle matrisin yüzeyine kaplandı ve maksimum çıkış gücü 2 kW olan optik fiber yarı iletken ekzer (LSJG-BGQ-2000) kullanıldı. kaplama. Güç 2,0 kW, tarama hızı 30 mm/dk, çok kanallı kaplamanın örtüşme oranı %40 ~ %50 olup, Ar gazı AR gazına 15 L/dk hızla geçirilmektedir. Numuneler, çalışma voltajı 720 V, vakum derecesi (350 ± 10) Pa, nitrürleme sıcaklığı 540 derece ve tutma süresi 8 saat olan dikey yardımcı ısıtmalı iyon nitrürleme fırını (FD-WR60/80) ile nitrürlendi. N2 ve H2 1:5 oranında enjekte edildiğinde nitrürleme sonrasında numune adları 304-N, S1-N ve S2-N idi.
Tablo 1 (NiCr) 92-x Mo8 Tix kaplamaların kimyasal bileşimleri (at%)
|
Örnek |
Ni |
CR |
Ay |
Ti |
|
S1 |
45 |
45 |
8 |
2 |
|
S2 |
44 |
44 |
8 |
4 |
Numune, tel kesme makinesiyle 10 mm x 5 mm'lik test blokları halinde kesildi, altın faz standardına göre parlatıldı ve parlatıldı ve kral su (HCl ∶ HNO3=3 ∶ 1) ile aşındırıldı. Numunenin faz bileşimi D/MAX-2500PC X-ışını difraktometresi (XRD) ile analiz edildi. Radyasyon kaynağı olarak Cu K hedefi (λ=0.15405 nm) kullanılmış olup, tüp voltajı 40 kV, tüp akımı 100 mA ve tarama açısı 20 derece ~ 100 derecedir. Kaplamanın mikro yapısını, kimyasal bileşimini ve nitrürleme kalınlığını analiz etmek için taramalı elektron mikroskobu (SEM, FEI Nova NanoSEM 450) ve enerji dağılımlı spektroskopi (EDS) kullanıldı. Kaplama yüzeyinin mikro sertliğini ve kaplamanın üst kısmından alt tabakaya kadar 100 g'lik bir yük ve 15 saniyelik bir yükleme süresi ile ölçmek için bir Vickers sertlik test cihazı (HVS-1000) kullanıldı. Kaplamanın aşınma çizgisini aşağıdaki şekilde test etmek için ileri geri hareket eden bir bilya ve plaka sürtünme ve aşınma test makinesi (Rect MFT-5000) kullanıldı: yükleme yükü 20 N, aşınma süresi 10 dakika ve taşlama malzemesi düz çapı 9,8 mm olan Al2O3 topuydu. Aynı zamanda sürtünme katsayısı (COF) kaydedildi ve aşınma morfolojisi BRUKER Contour GT-K1 ve SEM ile analiz edildi. Kaplama kaplamasının ve nitrürleme yüzeyinin korozyon davranışı, geleneksel üç elektrotlu sistem modu kullanılarak test edildi. Test ekipmanı Gmary Reference 3000 elektrokimyasal iş istasyonuydu. Test yüzeyi çalışma elektrotu olarak, doymuş kalomel elektrot (SCE) referans elektrot olarak ve platin elektrot karşı elektrot olarak kullanıldı. Elektrolit kütle olarak %3,5 NaCl çözeltisidir. Numune 1 mol/L HCl çözeltisinde 24 saat bekletildi, susuz alkolle hafifçe yıkandı ve kurutuldu ve SEM ile korozyon morfolojisi gözlemlendi.
2. Sonuç
1) (NiCr) 92-x Mo8 Tix kaplama katmanı esas olarak FCC fazı, σ-CrMo fazı ve az miktarda Cr2Ti fazından oluşur. Nitrürleme işleminden sonra (Cr,Ti)N fazının oluşumu. Ti içeriğinin artmasıyla birlikte (Cr,Ti)N fazının içeriği de artar ve nitrürleme tabakasının kalınlığı artar.
2) Ti içeriğinin artmasıyla kaplama sertliği 531 HV0.1'e kadar artar. Nitrasyon işleminden sonra kaplamanın sertliği büyük ölçüde artar ve en yüksek değer 1258 HV0.1 olur. 304SS'nin sürtünme katsayısı, aşınma izlerinin genişliği ve derinliği ve aşınma hacmi, nitrürlemeyen kaplamaya ve nitrürleme işlemine göre çok daha küçüktür. Aşınma mekanizması adhesif aşınmadan aşındırıcı aşınmaya doğru değişir ve aşınma direnci önemli ölçüde artar.
3) Nitrürleme kaplamasının korozyon akım yoğunluğu (Icorr), nitrürleme olmayan kaplamanın ve nitrürleme sonrasındaki 304SS'ninkinden çok daha düşüktür ve çukurlaşma olgusu meydana gelmez. Bunlar arasında S1-N, kütlesel olarak %3,5 NaCl çözeltisinde daha iyi korozyon direncine sahiptir. Daldırma korozyon testinin sonuçları, nitrürleme sonrasında kaplama yüzeyinde sadece hafif korozyon izlerinin kaldığını ve korozyon direncinin arttığını göstermektedir.
Xi'an Guosheng Lazer Technology Co., Ltd., otomatik lazer kaplama makinesi, yüksek hızlı lazer kaplama makinesi, lazer söndürme makinesi, lazer kaynak makinesi ve lazer 3D baskı ekipmanlarının Ar-Ge, üretim ve satışı konusunda uzmanlaşmış bir yüksek teknoloji kuruluşudur. Ürünlerimiz uygun maliyetli olup yurt içi ve yurt dışında satılmaktadır. Ürünlerimizle ilgileniyorsanız lütfen bob@gshenglaser.com adresinden bizimle iletişime geçin.