Vplyv nitridácie na mikroštruktúru a odolnosť laserového povlaku (NiCr) proti opotrebeniu 92-x povlak Mo8Tix

Opotrebenie a korózia sú dve dôležité príčiny poškodenia povrchu materiálov. Techniky spevnenia povrchu, ako je chemické tepelné spracovanie, laserové plátovanie, naparovanie, galvanické pokovovanie a striekanie, však môžu účinne zlepšiť odolnosť kovových povrchov proti opotrebovaniu. V súčasnosti sú technológia nitridačného spracovania a technológia laserového plátovania bežnými prostriedkami na posilnenie a sú široko používané v offshore priemysle, letectve, jadrovej energetike a iných oblastiach. Povlak FeCrNiMo bol pripravený technológiou laserového plátovania. Zistilo sa, že vo forme trecieho opotrebenia prstencového bloku bolo hlavným mechanizmom obkladovej vrstvy abrazívne opotrebenie a oxidačné opotrebenie. Vo forme guľôčkového a kotúčového vratného trenia a opotrebovania dominuje plášťovej vrstve mechanizmus oxidačného opotrebenia a únavového opotrebenia.

Tradičný proces nitridácie má problémy s dlhou dobou a nízkou účinnosťou. S cieľom zlepšiť účinnosť nitridácie a znížiť krehkú nitridačnú vrstvu a ďalej zlepšiť odolnosť vysoko nitridačnej vrstvy proti oderu, v súčasnosti sa vyskytujú hlavné problémy.

Väzbová sila Ti a N je veľmi silná. Pridanie vhodného Ti môže zvýšiť tvrdosť povrchu a hĺbku nitridačnej vrstvy a zlepšiť účinnosť nitridácie. Súčasne má Ti účinok zjemňovania zŕn, čo môže zlepšiť húževnatosť vysoko nitridačnej vrstvy. Preto je v tomto článku odlišný obsah Ti (NiCr) 92-x Mo8Tix (x=2, Vplyv obsahu Ti na mikroštruktúru, tvrdosť, odolnosť proti opotrebovaniu a koróznu odolnosť Ni-Cr-Mo- Boli študované Ti laserové plátovanie a plazmová nitridovaná kompozitná vrstva, boli diskutované možné mechanizmy opotrebovania a korózie, aby sa poskytol teoretický a experimentálny základ pre zlepšenie odolnosti povlaku proti opotrebovaniu a korózii.

Ako základný materiál bol vybraný 304SS, bol vybraný kovový prášok Ni, Cr, Mo, Ti s čistotou vyššou ako 99,95 % hm. a veľkosťou častíc 48 ~ 74 μm. Váženie sa uskutočnilo podľa molárneho pomeru (NiCr) 92-x Mo8Tix (x=2 a 4 at%). Pre zjednodušenie popisu boli pripravené povlaky označené S1 a S2 a zloženie tela bolo uvedené v tabuľke 1. Prášok sa vloží do vákuovej nerezovej nádoby, nerezová guľa sa použije ako mlecia guľa na 6 h a mletý prášok sa suší vo vákuovej sušiarni pri 60 stupňoch počas 24 h. Zliatinový prášok s hrúbkou 2 mm bol nanesený na povrch matrice vopred nastavenou práškovou metódou a bol použitý polovodičový budič optických vlákien (LSJG-BGQ-2000) s maximálnym výstupným výkonom 2 kW. obklad. Výkon je 2,0 kW, rýchlosť skenovania je 30 mm/min, rýchlosť prekrývania viackanálového plášťa je 40 % ~ 50 % a plyn Ar prechádza do plynu AR rýchlosťou 15 l/min. Vzorky boli nitridované pomocou vertikálnej pomocnej ohrevnej iónovej nitridačnej pece (FD-WR60/80) s prevádzkovým napätím 720 V, stupňom vákua (350 ± 10) Pa, nitridačnou teplotou 540 stupňov a dobou výdrže 8 hodín. Názvy vzoriek boli 304-N, S1-N a S2-N po nitridácii, keď sa N2 a H2 vstrekovali v pomere 1:5.

Tabuľka 1 Chemické zloženie povlakov (NiCr) 92-x Mo8 Tix (v %)

Vzorka bola narezaná na testovacie bloky s rozmermi 10 mm x 5 mm strojom na rezanie drôtom, vyleštená a vyleštená na štandard zlatej fázy a korodovaná kráľovskou vodou (HCl ∶ HNO 3=3 ∶ 1). Fázové zloženie vzorky sa analyzovalo D/MAX-2500PC röntgenovým difraktometrom (XRD). Ako zdroj žiarenia je použitý Cu K terč (λ=0.15405 nm), napätie v trubici je 40 kV, prúd trubice je 100 mA a uhol snímania je 20 stupňov ~ 100 stupňov. Skenovacia elektrónová mikroskopia (SEM, FEI Nova NanoSEM 450) a energeticky disperzná spektroskopia (EDS) sa použili na analýzu mikroštruktúry, chemického zloženia a hrúbky nitridácie povlaku. Na meranie mikrotvrdosti povrchu povlaku a od vrchnej časti povlaku k substrátu sa použil Vickers tvrdomer (HVS-1000) so záťažou 100 g a časom zaťaženia 15 s. Na testovanie línie opotrebenia povlaku sa použil stroj s vratným pohybom guľôčok a platní na trenie a opotrebenie (Rect MFT-5000) takto: záťažové zaťaženie bolo 20 N, doba opotrebenia bola 10 minút a brúsny materiál bola gulička Al2 O3 s priamym priemerom 9,8 mm. Súčasne sa zaznamenával koeficient trenia (COF) a morfológia oteru sa analyzovala pomocou BRUKER Contour GT-K1 a SEM. Korózne správanie povlaku a nitridačného povrchu bolo testované pomocou tradičného režimu trojelektródového systému. Testovacím zariadením bola elektrochemická pracovná stanica Gmary Reference 3000. Testovaný povrch sa použil ako pracovná elektróda, nasýtená kalomelová elektróda (SCE) sa použila ako referenčná elektróda a platinová elektróda sa použila ako protielektróda. Elektrolytom je 3,5 hmotnostných % roztok NaCl. Vzorka bola namočená v 1 mol/l roztoku HCl počas 24 hodín, mierne premytá bezvodým alkoholom a vysušená a morfológia korózie bola pozorovaná pomocou SEM.

1) (NiCr) 92-x Mo8 Tix plášťová vrstva sa skladá hlavne z FCC fázy, σ-CrMo fázy a malého množstva Cr2Ti fázy. Tvorba (Cr,Ti)N fázy po nitridačnom spracovaní. S nárastom obsahu Ti sa zvyšuje obsah (Cr,Ti) N fázy a zvyšuje sa hrúbka nitridačnej vrstvy.

2) So zvyšujúcim sa obsahom Ti sa zvyšuje tvrdosť povlaku až na 531 HV0.1. Po nitridačnej úprave sa tvrdosť povlaku výrazne zvýši a najvyššia je 1258 HV0.1. Koeficient trenia, šírka a hĺbka opotrebenia a objem opotrebenia 304SS sú oveľa menšie ako u nenitridačného povlaku a nitridačnej úpravy. Mechanizmus opotrebovania sa mení z adhézneho opotrebenia na abrazívne opotrebenie a výrazne sa zlepšuje odolnosť proti opotrebeniu.

3) Hustota korózneho prúdu (Icorr) nitridačného povlaku je oveľa nižšia ako hustota nenitridujúceho povlaku a 304SS po nitridácii a nedochádza k žiadnemu javu bodkovania. Spomedzi nich má S1-N lepšiu odolnosť proti korózii v 3,5 hmotnostných % roztoku NaCl. Výsledky ponornej koróznej skúšky ukazujú, že po nitridácii sú na povrchu povlaku len nepatrné korózne stopy a odolnosť proti korózii je zlepšená.

Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. je high-tech podnik špecializujúci sa na výskum a vývoj, výrobu a predaj automatického laserového plátovacieho stroja, vysokorýchlostného laserového plátovacieho stroja, laserového kaliaceho stroja, laserového zváracieho stroja a laserového 3D tlačového zariadenia. Naše produkty sú nákladovo efektívne a predávajú sa doma iv zahraničí. Ak máte záujem o naše produkty, kontaktujte nás na adrese bob@gshenglaser.com.