Nitridoinnin vaikutus laserpinnoitteen mikrorakenteeseen ja kulumiskestävyyteen (NiCr) 92-x Mo8Tix Coating

Kuluminen ja korroosio ovat kaksi tärkeää materiaalien pintavaurioiden syytä. Kuitenkin pinnanvahvistustekniikat, kuten kemiallinen lämpökäsittely, laserpinnoitus, höyrypinnoitus, galvanointi ja ruiskutus, voivat parantaa tehokkaasti metallipintojen kulutuskestävyyttä. Tällä hetkellä typpikäsittelytekniikka ja laserpinnoitustekniikka ovat yleisiä vahvistuskeinoja, ja niitä on käytetty laajalti offshore-teollisuudessa, ilmailussa, ydinvoimassa ja muilla aloilla. FeCrNiMo-pinnoite valmistettiin laserpinnoitustekniikalla. Havaittiin, että rengaslohkokitkakulumisen muodossa päällyskerroksen päämekanismi oli hankauskuluminen ja hapettumiskuluminen. Pallon ja kiekon edestakaisen kitkan ja kulumisen muodossa päällystekerrosta hallitsee hapettumis- ja väsymiskulumismekanismi.

Perinteisen nitrausprosessin ongelmana on pitkä aika ja alhainen hyötysuhde. Tällä hetkellä kohdataan suurimmat ongelmat nitraustehokkuuden parantamiseksi ja hauraan nitrauskerroksen vähentämiseksi sekä korkean nitrauskerroksen kulutuksenkestävyyden parantamiseksi.

Ti:n ja N:n sitomisvoima on erittäin vahva. Sopivan Ti:n lisääminen voi lisätä typpikerroksen pinnan kovuutta ja syvyyttä sekä parantaa nitraustehoa. Samaan aikaan Ti:llä on rakeita jalostava vaikutus, mikä voi parantaa korkean typpipitoisuuden kerroksen sitkeyttä. Siksi tässä artikkelissa eri Ti-pitoisuudet (NiCr) 92-x Mo8Tix (x=2, Ti-pitoisuuden vaikutukset Ni-Cr-Mo- mikrorakenteeseen, kovuuteen, kulutuskestävyyteen ja korroosionkestävyyteen) Ti-laserverhoilua ja plasmanitrauskomposiittikerrosta tutkittiin ja mahdollisia kulumis- ja korroosiomekanismeja käsiteltiin teoreettisen ja kokeellisen pohjan saamiseksi pinnoitteen kulumis- ja korroosionkestävyyden parantamiseen.

304SS valittiin perusmateriaaliksi, Ni-, Cr-, Mo-, Ti-metallijauhe, jonka puhtaus oli yli 99,95 massa-% ja hiukkaskoko 48 ~ 74 μm. Punnitus suoritettiin moolisuhteen (NiCr) 92-x Mo8Tix (x=2 ja 4 at%) mukaan. Kuvauksen yksinkertaistamiseksi valmistetut pinnoitteet nimettiin S1 ja S2, ja rungon koostumus on esitetty taulukossa 1. Jauhe laitetaan tyhjiö ruostumattomasta teräksestä valmistettuun astiaan, ruostumatonta teräspalloa käytetään hiomakuulana 6 h, ja jauhettua jauhetta kuivataan tyhjökuivausuunissa 60 asteessa 24 tuntia. Seosjauhe, jonka paksuus oli 2 mm, pinnoitettiin matriisin pinnalle esiasetetulla jauhemenetelmällä ja optisen kuidun puolijohdepuristimella (LSJG-BGQ-2000), jonka suurin lähtöteho on 2 kW. verhous. Teho on 2,0 kW, pyyhkäisynopeus 30 mm/min, monikanavaverhouksen limitysnopeus on 40 % ~ 50 % ja Ar-kaasua johdetaan AR-kaasuun nopeudella 15 l/min. Näytteet nitrattiin pystysuoralla apukuumennuksella ioninitrausuunilla (FD-WR60/80), jonka käyttöjännite oli 720 V, alipaineaste (350 ± 10) Pa, nitrauslämpötila 540 astetta ja pitoaika 8 tuntia. Näytteiden nimet olivat 304-N, S1-N ja S2-N nitridoinnin jälkeen, kun N2 ja H2 injektoitiin suhteessa 1:5.

Taulukko 1 ( NiCr ) 92- x Mo8 Tix -pinnoitteiden kemialliset koostumukset ( at %)

Näyte leikattiin 10 mm × 5 mm:n testilohkoiksi lankaleikkauskoneella, kiillotettiin ja kiillotettiin kultafaasistandardiin ja syöpyttiin kuningasvedellä (HCl ∶ HNO3=3 ∶ 1). Näytteen faasikoostumus analysoitiin D/MAX-2500PC-röntgendiffraktometrillä (XRD). Säteilylähteenä käytetään Cu K -kohdetta (λ=0.15405 nm), putken jännite on 40 kV, putken virta 100 mA ja pyyhkäisykulma 20 astetta ~ 100 astetta. Pyyhkäisyelektronimikroskooppia (SEM, FEI Nova NanoSEM 450) ja energiadispersiospektroskopiaa (EDS) käytettiin analysoimaan pinnoitteen mikrorakennetta, kemiallista koostumusta ja nitrauspaksuutta. Vickersin kovuusmittarilla (HVS-1000) mitattiin pinnoitteen pinnan mikrokovuus ja pinnoitteen yläosasta alustaan ​​100 g:n kuormalla ja 15 s:n latausajalla. Pinnoitteen kulumisviivaa testattiin edestakaisin liikkuvalla kuula- ja levykitka- ja kulumistestikoneella (Rect MFT-5000) seuraavasti: kuormituskuorma oli 20 N, kulumisaika 10 min ja hiontamateriaali. oli Al2O3-pallo, jonka suora halkaisija oli 9,8 mm. Kitkakerroin (COF) rekisteröitiin samaan aikaan, ja hankauksen morfologia analysoitiin BRUKER Contour GT-K1:llä ja SEM:llä. Verhouspinnoitteen ja nitrauspinnan korroosiokäyttäytyminen testattiin perinteisellä kolmen elektrodin järjestelmämoodilla. Testauslaitteistona oli Gmary Reference 3000 sähkökemiallinen työasema. Testipintaa käytettiin työelektrodina, tyydyttynyttä kalomelielektrodia (SCE) käytettiin vertailuelektrodina ja platinaelektrodia vastaelektrodina. Elektrolyytti on 3,5-massaprosenttinen NaCl-liuos. Näytettä liotettiin 1 mol/l HCl-liuoksessa 24 tuntia, pestiin hieman vedettömällä alkoholilla ja kuivattiin, ja korroosiomorfologia tarkkailtiin SEM:llä.

1) (NiCr) 92-x Mo8 Tix -päällystekerros koostuu pääasiassa FCC-faasista, σ-CrMo-faasista ja pienestä määrästä Cr2Ti-faasia. (Cr,Ti)N-faasin muodostuminen typpikäsittelyn jälkeen. Ti-pitoisuuden kasvaessa (Cr,Ti)N-faasin pitoisuus kasvaa ja typpikerroksen paksuus kasvaa.

2) Ti-pitoisuuden kasvaessa pinnoitteen kovuus kasvaa, jopa 531 HV0.1. Nitrauskäsittelyn jälkeen pinnoitteen kovuus kasvaa huomattavasti ja korkein on 1258 HV0.1. 304SS:n kitkakerroin, kulumisjälkien leveys ja syvyys sekä kulumistilavuus ovat paljon pienempiä kuin nitridoimattomalla pinnoitteella ja nitrauskäsittelyllä. Kulutusmekanismi muuttuu liiman kulumisesta hankaavaan kulumiseen, ja kulutuskestävyys paranee merkittävästi.

3) Nitrioivan pinnoitteen korroosiovirran tiheys (Icorr) on paljon pienempi kuin nitridoimattoman pinnoitteen ja 304SS nitridauksen jälkeen, eikä pistelyömiä tapahdu. Niistä S1-N:llä on parempi korroosionkestävyys 3,5-massaprosenttisessa NaCl-liuoksessa. Upotuskorroosiokokeen tulokset osoittavat, että pinnoitteen pinnalla on vain vähäisiä korroosiojälkiä nitrauksen jälkeen ja korroosionkestävyys paranee.

Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. on korkean teknologian yritys, joka on erikoistunut automaattisten laserpäällystyskoneiden, nopean laserpäällystyskoneen, lasersammutuskoneen, laserhitsauskoneen ja laser-3D-tulostuslaitteiden tutkimukseen ja kehitykseen, valmistukseen ja myyntiin. Tuotteemme ovat kustannustehokkaita ja niitä myydään kotimaassa ja ulkomailla. Jos olet kiinnostunut tuotteistamme, ota meihin yhteyttä numeroon bob@gshenglaser.com.