El desgast i la corrosió són dues causes importants de fallada superficial dels materials. Tanmateix, les tècniques d'enfortiment de superfícies com ara el tractament tèrmic químic, el revestiment làser, la deposició de vapor, la galvanoplastia i la polvorització poden millorar eficaçment la resistència al desgast de les superfícies metàl·liques. Actualment, la tecnologia de tractament de nitruració i la tecnologia de revestiment làser són mitjans d'enfortiment comuns i s'han utilitzat àmpliament a la indústria offshore, l'aviació, l'energia nuclear i altres camps. El recobriment de FeCrNiMo es va preparar mitjançant tecnologia de revestiment làser. Es va trobar que, en forma de desgast per fricció de blocs d'anell, el mecanisme principal de la capa de revestiment era el desgast abrasiu i el desgast per oxidació. En forma de fricció i desgast alternatius de bola i disc, la capa de revestiment està dominada pel desgast per oxidació i el mecanisme de desgast per fatiga.
El procés de nitruració tradicional té els problemes de llarga durada i baixa eficiència. Per tal de millorar l'eficiència de nitruració i reduir la capa de nitruració fràgil i millorar encara més la resistència a l'abrasió de la capa de nitruració alta, els principals problemes s'enfronten actualment.
La força d'unió de Ti i N és molt forta. L'addició de Ti adequat pot augmentar la duresa superficial i la profunditat de la capa de nitruració i millorar l'eficiència de la nitruració. Al mateix temps, el Ti té l'efecte de refinar els grans, cosa que pot millorar la duresa de la capa d'alta nitruració. Per tant, en aquest article, diferents continguts de Ti (NiCr) 92-x Mo8Tix (x=2, Els efectes del contingut de Ti sobre la microestructura, duresa, resistència al desgast i resistència a la corrosió de Ni-Cr-Mo-). Es van estudiar el revestiment làser de Ti i la capa composta de nitruració de plasma i es van discutir els possibles mecanismes de desgast i corrosió per proporcionar una base teòrica i experimental per millorar la resistència al desgast i la corrosió del recobriment.
1. Materials i mètodes experimentals
Es va seleccionar 304SS com a material base, es va seleccionar una pols de metall Ni, Cr, Mo, Ti amb una puresa superior al 99,95% en massa i una mida de partícula de 48 ~ 74 μm. El pes es va realitzar segons la relació molar (NiCr) 92-x Mo8Tix (x=2 i 4 at%). Per simplificar la descripció, els recobriments preparats es van anomenar S1 i S2 respectivament, i la composició corporal es va mostrar a la taula 1. La pols es posa en un recipient d'acer inoxidable al buit, la bola d'acer inoxidable s'utilitza com a bola de mòlta per a 6 h, i la pols mòlta s'asseca en un forn d'assecat al buit a 60 graus durant 24 h. La pols d'aliatge amb un gruix de 2 mm es va recobrir a la superfície de la matriu pel mètode de pols preestablert, i es va utilitzar l'exciser semiconductor de fibra òptica (LSJG-BGQ-2000) amb una potència de sortida màxima de 2 kW per a revestiment. La potència és de 2,0 kW, la velocitat d'escaneig és de 30 mm/min, la velocitat de superposició del revestiment multicanal és del 40% ~ 50% i el gas Ar es passa al gas AR a una velocitat de 15 L/min. Les mostres es van nitrurar mitjançant un forn de nitruració d'ions de calefacció auxiliar vertical (FD-WR60/80) amb una tensió de funcionament de 720 V, un grau de buit de (350 ± 10) Pa, una temperatura de nitruració de 540 graus i un temps de retenció de 8 h. Els noms de les mostres eren 304-N, S1-N i S2-N després de la nitruració, quan es van injectar N2 i H2 en una proporció d'1:5.
Taula 1 Composicions químiques dels recobriments (NiCr) 92-x Mo8 Tix (at%)
|
Mostra |
Ni |
Cr |
Mo |
Ti |
|
S1 |
45 |
45 |
8 |
2 |
|
S2 |
44 |
44 |
8 |
4 |
La mostra es va tallar en blocs de prova de 10 mm × 5 mm mitjançant una màquina de tall de filferro, es va polir i es va polir a l'estàndard de la fase daurada i es va corroir amb aigua rei (HCl ∶ HNO3=3 ∶ 1). La composició de fase de la mostra es va analitzar mitjançant un difractòmetre de raigs X (XRD) D/MAX-2500PC. L'objectiu Cu K (λ=0.15405 nm) s'utilitza com a font de radiació, la tensió del tub és de 40 kV, el corrent del tub és de 100 mA i l'angle d'exploració és de 20 graus ~ 100 graus. La microscòpia electrònica d'escaneig (SEM, FEI Nova NanoSEM 450) i l'espectroscòpia dispersiva d'energia (EDS) es van utilitzar per analitzar la microestructura, la composició química i el gruix de nitruració del recobriment. Es va utilitzar un provador de duresa Vickers (HVS-1000) per mesurar la microduresa de la superfície del recobriment i des de la part superior del recobriment fins al substrat amb una càrrega de 100 g i un temps de càrrega de 15 s. Es va utilitzar una màquina de prova de fricció i desgast de boles i plaques alternatius (Rect MFT-5000) per provar la línia de desgast del recobriment de la següent manera: la càrrega de càrrega era de 20 N, el temps de desgast era de 10 min i el material de mòlta. era una bola d'Al2 O3 amb un diàmetre recte de 9,8 mm. El coeficient de fricció (COF) es va registrar al mateix temps i la morfologia de l'abrasió es va analitzar per BRUKER Contour GT-K1 i SEM. El comportament a la corrosió del recobriment del revestiment i la superfície de nitruració es va provar mitjançant el mode tradicional de sistema de tres elèctrodes. L'equip de prova era l'estació de treball electroquímica Gmary Reference 3000. La superfície de prova es va utilitzar com a elèctrode de treball, l'elèctrode de calomel saturat (SCE) com a elèctrode de referència i l'elèctrode de platí com a contraelèctrode. L'electròlit és una solució de NaCl al 3,5% en massa. La mostra es va remullar en una solució de HCl 1 mol/L durant 24 h, es va rentar lleugerament amb alcohol anhidre i es va assecar, i es va observar la morfologia de la corrosió mitjançant SEM.
2. Conclusió
1) La capa de revestiment (NiCr) 92-x Mo8 Tix es compon principalment de fase FCC, fase σ-CrMo i una petita quantitat de fase Cr2Ti. La formació de la fase (Cr,Ti) N després del tractament de nitruració. Amb l'augment del contingut de Ti, augmenta el contingut de la fase (Cr,Ti) N i augmenta el gruix de la capa de nitruració.
2) Amb l'augment del contingut de Ti, la duresa del recobriment augmenta, fins a 531 HV0.1. Després del tractament de nitruració, la duresa del recobriment augmenta molt i la més alta és de 1258 HV0.1. El coeficient de fricció, l'amplada i la profunditat de les marques de desgast i el volum de desgast de 304SS són molt més petits que els del recobriment no nitrurant i el tractament de nitruració. El mecanisme de desgast canvia de desgast adhesiu a desgast abrasiu, i la resistència al desgast es millora significativament.
3) La densitat de corrent de corrosió (Icorr) del recobriment de nitruració és molt inferior a la del recobriment no nitrurant i 304SS després de la nitruració, i no es produeix cap fenomen de perforació. Entre ells, S1-N té una millor resistència a la corrosió en una solució de NaCl al 3,5% en massa. Els resultats de la prova de corrosió per immersió mostren que només hi ha lleus marques de corrosió a la superfície del recobriment després de la nitruració i la resistència a la corrosió es millora.
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. és una empresa d'alta tecnologia especialitzada en R + D, fabricació i venda de màquines de revestiment làser automàtica, màquines de revestiment làser d'alta velocitat, màquines d'extinció làser, màquina de soldadura làser i equips d'impressió làser 3D. Els nostres productes són rendibles i es venen a nivell nacional i estranger. Si esteu interessats en els nostres productes, poseu-vos en contacte amb nosaltres a bob@gshenglaser.com.