Učinak nitriranja na mikrostrukturu i otpornost na habanje laserske obloge (NiCr) 92-x Mo8Tix premaz

Trošenje i korozija dva su važna uzroka površinskog kvara materijala. Međutim, tehnike površinskog ojačavanja kao što su kemijska toplinska obrada, lasersko oblaganje, taloženje parom, galvanizacija i prskanje mogu učinkovito poboljšati otpornost metalnih površina na trošenje. Trenutačno su tehnologije obrade nitriranjem i tehnologija laserskog oblaganja uobičajena sredstva za ojačavanje i naširoko se koriste u offshore industriji, zrakoplovstvu, nuklearnoj energiji i drugim područjima. FeCrNiMo premaz je pripremljen tehnologijom laserskog oblaganja. Utvrđeno je da je u obliku trošenja trenjem prstena i bloka glavni mehanizam sloja obloge bilo abrazivno trošenje i oksidacijsko trošenje. U obliku klipnog trenja i trošenja kuglice i diska, slojem obloge dominira oksidacijsko trošenje i mehanizam trošenja zamorom.

Tradicionalni postupak nitriranja ima probleme dugog vremena i niske učinkovitosti. Kako bi se poboljšala učinkovitost nitriranja i smanjio krti sloj nitriranja, te dodatno poboljšala otpornost na habanje sloja visokog nitriranja, trenutno se suočavaju s glavnim problemima.

Sila vezivanja Ti i N je vrlo jaka. Dodavanje odgovarajućeg Ti može povećati površinsku tvrdoću i dubinu sloja nitriranja, te poboljšati učinkovitost nitriranja. U isto vrijeme, Ti ima učinak rafiniranja zrna, što može poboljšati žilavost sloja visokog nitriranja. Stoga je u ovom radu različit sadržaj Ti (NiCr) 92-x Mo8Tix (x=2), Učinci sadržaja Ti na mikrostrukturu, tvrdoću, otpornost na trošenje i otpornost na koroziju Ni-Cr-Mo- Proučavana je Ti laserska obloga i plazma nitrirani kompozitni sloj.Raspravljeni su mogući mehanizmi trošenja i korozije kako bi se pružila teorijska i eksperimentalna osnova za poboljšanje otpornosti prevlake na habanje i koroziju.

Kao osnovni materijal odabran je 304SS, odabran je metalni prah Ni, Cr, Mo, Ti čistoće veće od 99,95 masenih % i veličine čestica od 48 ~ 74 μm. Vaganje je provedeno prema molarnom omjeru (NiCr) 92-x Mo8Tix (x=2 i 4 at%). Radi pojednostavljenja opisa, pripremljeni premazi nazvani su S1 odnosno S2, a sastav tijela prikazan je u tablici 1. Prah se stavlja u vakuumsku posudu od nehrđajućeg čelika, kuglica od nehrđajućeg čelika koristi se kao kugla za mljevenje 6 h, a samljeveni prah se suši u vakuumskoj sušionici na 60 stupnjeva 24 h. Legura u prahu debljine 2 mm nanesena je na površinu matrice metodom prethodno postavljenog praha, a korišten je optički poluvodički ekscizer (LSJG-BGQ-2000) maksimalne izlazne snage 2 kW za oblaganje. Snaga je 2,0 kW, brzina skeniranja je 30 mm/min, stopa preklapanja višekanalne obloge je 40% ~ 50%, a plin Ar prelazi u AR plin brzinom od 15 L/min. Uzorci su nitrirani pomoću vertikalne peći za ionsko nitriranje s pomoćnim grijanjem (FD-WR60/80) s radnim naponom od 720 V, stupnjem vakuuma od (350 ± 10) Pa, temperaturom nitriranja od 540 stupnjeva i vremenom držanja od 8 sati. Nazivi uzoraka bili su 304-N, S1-N i S2-N nakon nitriranja, kada su N2 i H2 ubrizgani u omjeru 1:5.

Tablica 1 Kemijski sastavi ( NiCr ) 92-x Mo8 Tix prevlaka (at%)

Uzorak je izrezan u ispitne blokove 10 mm × 5 mm strojem za rezanje žice, poliran i poliran do standarda zlatne faze i podvrgnut korodiji kraljevskom vodom (HCl ∶ HNO3=3 ∶ 1). Fazni sastav uzorka analiziran je D/MAX-2500PC rendgenskim difraktometrom (XRD). Cu K meta (λ=0.15405 nm) koristi se kao izvor zračenja, napon cijevi je 40 kV, struja cijevi je 100 mA, a kut skeniranja je 20 stupnjeva ~ 100 stupnjeva. Za analizu mikrostrukture, kemijskog sastava i debljine nitriranja prevlake korištene su skenirajuća elektronska mikroskopija (SEM, FEI Nova NanoSEM 450) i energetska disperzivna spektroskopija (EDS). Za mjerenje mikrotvrdoće površine premaza i od vrha premaza do podloge korišten je Vickersov mjerač tvrdoće (HVS-1000) s opterećenjem od 100 g i vremenom opterećenja od 15 s. Klipni uređaj za ispitivanje trenja i trošenja s kuglicom i pločom (Rect MFT-5000) korišten je za ispitivanje linije trošenja prevlake na sljedeći način: opterećenje pri učitavanju bilo je 20 N, vrijeme trošenja bilo je 10 min, a materijal za mljevenje bila je kuglica Al2 O3 ravnog promjera 9,8 mm. Istodobno je zabilježen koeficijent trenja (COF), a morfologija abrazije analizirana je BRUKER Contour GT-K1 i SEM. Korozivno ponašanje prevlake obloge i nitrirane površine ispitano je tradicionalnim načinom rada sustava s tri elektrode. Oprema za ispitivanje bila je Gmary Reference 3000 elektrokemijska radna stanica. Ispitna površina korištena je kao radna elektroda, zasićena kalomelna elektroda (SCE) korištena je kao referentna elektroda, a platinska elektroda korištena je kao protuelektroda. Elektrolit je 3,5 mas.% otopina NaCl. Uzorak je natopljen u 1 mol/L otopini HCl 24 h, lagano ispran bezvodnim alkoholom i osušen, a morfologija korozije promatrana je SEM-om.

1) (NiCr) 92-x Mo8 Tix sloj obloge uglavnom se sastoji od FCC faze, σ-CrMo faze i male količine Cr2Ti faze. Stvaranje (Cr,Ti)N faze nakon nitriranja. S povećanjem udjela Ti raste udio (Cr,Ti) N faze, a povećava se i debljina sloja nitriranja.

2) S povećanjem udjela Ti raste i tvrdoća premaza, do 531 HV0.1. Nakon obrade nitriranjem, tvrdoća prevlake se jako povećava, a najveća je 1258 HV0.1. Koeficijent trenja, širina i dubina tragova istrošenosti i volumen istrošenosti 304SS mnogo su manji od onih kod prevlake bez nitriranja i obrade nitriranjem. Mehanizam trošenja mijenja se od adhezivnog trošenja do abrazivnog trošenja, a otpornost na trošenje je značajno poboljšana.

3) Gustoća struje korozije (Icorr) nitrirane prevlake mnogo je niža nego kod nenitrirajuće prevlake i 304SS nakon nitriranja i ne dolazi do pojave rupičaste brazde. Među njima, S1-N ima bolju otpornost na koroziju u 3,5 mas.% otopine NaCl. Rezultati ispitivanja korozije uranjanjem pokazuju da postoje samo blagi tragovi korozije na površini premaza nakon nitriranja, a otpornost na koroziju je poboljšana.

Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. je visokotehnološko poduzeće specijalizirano za istraživanje i razvoj, proizvodnju i prodaju automatskog laserskog stroja za oblaganje, brzog laserskog stroja za oblaganje, stroja za lasersko kaljenje, stroja za lasersko zavarivanje i opreme za laserski 3D ispis. Naši proizvodi su isplativi i prodaju se u zemlji i inozemstvu. Ako ste zainteresirani za naše proizvode, kontaktirajte nas na bob@gshenglaser.com.