Nitridimise mõju laserkatte mikrostruktuurile ja kulumiskindlusele (NiCr) 92-x Mo8Tix kattekiht

Kulumine ja korrosioon on materjalide pinnakatkestuse kaks olulist põhjust. Pinna tugevdamise tehnikad, nagu keemiline kuumtöötlus, laserkatted, aurustamine-sadestamine, galvaniseerimine ja pihustamine, võivad aga tõhusalt parandada metallpindade kulumiskindlust. Praegu on nitriiditöötlustehnoloogia ja laserkattetehnoloogia tavalised tugevdamisvahendid ning neid on laialdaselt kasutatud avameretööstuses, lennunduses, tuumaenergias ja muudes valdkondades. FeCrNiMo kate valmistati laserkattetehnoloogia abil. Selgus, et rõngasplokkide hõõrdekulumise näol oli kattekihi peamiseks mehhanismiks abrasiivne kulumine ja oksüdatsioonikulu. Kuul- ja kettakujulise edasi-tagasi hõõrdumise ja kulumise näol domineerib kattekihis oksüdatsioonikulumise ja väsimuskulumise mehhanism.

Traditsioonilise nitriidiprotsessi probleemiks on pikk aeg ja madal efektiivsus. Nitriidi efektiivsuse parandamiseks ja rabeda nitriidikihi vähendamiseks ning kõrge nitriidiga kihi kulumiskindluse edasiseks parandamiseks seisatakse praegu silmitsi peamiste probleemidega.

Ti ja N sidumisjõud on väga tugev. Sobiva Ti lisamine võib suurendada nitriidikihi pinna kõvadust ja sügavust ning parandada nitriidi efektiivsust. Samal ajal rafineerib Ti terasid, mis võib parandada kõrge nitriidiga kihi tugevust. Seetõttu on selles artiklis erinev Ti sisaldus (NiCr) 92-x Mo8Tix (x=2, Ti sisalduse mõju Ni-Cr-Mo- mikrostruktuurile, kõvadusele, kulumiskindlusele ja korrosioonikindlusele). Uuriti Ti-laserkatte ja plasmanitriidi komposiitkihti ning arutati võimalikke kulumis- ja korrosioonimehhanisme, et saada teoreetiline ja eksperimentaalne alus katte kulumis- ja korrosioonikindluse parandamiseks.

30Alusmaterjaliks valiti 4SS, Ni, Cr, Mo, Ti metallipulber puhtusega üle 99,95 massiprotsendi ja osakeste suurusega 48 ~ 74 μm. Kaalumine viidi läbi vastavalt molaarsuhtele (NiCr) 92-x Mo8Tix (x=2 ja 4 at%). Kirjelduse lihtsustamiseks nimetati valmistatud katteid vastavalt S1 ja S2 ning keha koostis on näidatud tabelis 1. Pulber pannakse vaakumroostevabast terasest anumasse, roostevabast terasest kuuli kasutatakse lihvimiskuulina 6 jaoks. h ja jahvatatud pulbrit kuivatatakse vaakumkuivatusahjus temperatuuril 60 kraadi 24 tundi. Sulamipulber paksusega 2 mm kaeti maatriksi pinnale eelseadistatud pulbermeetodil ja kasutati optilise fiibri pooljuhtekstsiisaatorit (LSJG-BGQ-2000) maksimaalse väljundvõimsusega 2 kW. vooderdus. Võimsus on 2,0 kW, skaneerimiskiirus 30 mm/min, mitme kanaliga kattekihi kattuvus on 40% ~ 50% ja Ar-gaas juhitakse AR-gaasi kiirusega 15 L/min. Proovid nitriiditi vertikaalse lisakuumutusega ioonnitridimisahjuga (FD-WR60/80), mille tööpinge oli 720 V, vaakumi aste (350 ± 10) Pa, nitridimistemperatuur 540 kraadi ja säilitusaeg 8 tundi. Proovide nimed olid 304-N, S1-N ja S2-N pärast nitridimist, kui N2 ja H2 süstiti vahekorras 1:5.

Tabel 1 ( NiCr ) 92-x Mo8 Tix katte ( at%) keemilised koostised

Proov lõigati traadi lõikamismasinaga 10 mm × 5 mm testplokkideks, poleeriti ja poleeriti kullafaasi standardini ning korrodeeriti kuningaveega (HCl ∶ HNO3=3 ∶ 1). Proovi faasikoostist analüüsiti D/MAX-2500PC röntgendifraktomeetriga (XRD). Kiirgusallikana kasutatakse Cu K sihtmärki (λ=0,15405 nm), toru pinge on 40 kV, toru vool on 100 mA ja skaneerimisnurk 20 kraadi ~ 100 kraadi. Katte mikrostruktuuri, keemilise koostise ja nitriidi paksuse analüüsimiseks kasutati skaneerivat elektronmikroskoopiat (SEM, FEI Nova NanoSEM 450) ja energiat hajutavat spektroskoopiat (EDS). Kattepinna mikrokõvaduse mõõtmiseks ja katte ülaosast aluspinnani kasutati Vickersi kõvaduse testerit (HVS-1000), mille koormus oli 100 g ja laadimisaeg 15 s. Katte kulumisjoone testimiseks kasutati edasi-tagasi liikuvat kuuli ja plaadi hõõrdumise ja kulumise katsemasinat (Rect MFT-5000) järgmiselt: koormuskoormus oli 20 N, kulumisaeg 10 min ja lihvimismaterjal. oli Al2O3 pall sirge läbimõõduga 9,8 mm. Samal ajal registreeriti hõõrdetegur (COF) ja hõõrdumise morfoloogiat analüüsiti BRUKER Contour GT-K1 ja SEM abil. Kattekatte ja nitridpinna korrosioonikäitumist testiti traditsioonilise kolme elektroodi süsteemi režiimiga. Katseseadmeks oli elektrokeemiline tööjaam Gmary Reference 3000. Tööelektroodina kasutati katsepinda, võrdluselektroodina kasutati küllastunud kalomelelektroodi (SCE) ja vastuelektroodina plaatinaelektroodi. Elektrolüüt on 3,5 massiprotsendiline NaCl lahus. Proovi leotati 24 tundi 1 mol/L HCl lahuses, pesti veidi veevaba alkoholiga ja kuivatati ning korrosioonimorfoloogiat jälgiti SEM-iga.

1) (NiCr) 92-x Mo8 Tix kattekiht koosneb peamiselt FCC faasist, σ-CrMo faasist ja vähesest kogusest Cr2Ti faasist. (Cr,Ti) N faasi moodustumine pärast nitridimist. Ti sisalduse suurenemisega suureneb (Cr,Ti) N faasi sisaldus ja suureneb nitriidikihi paksus.

2) Ti sisalduse suurenemisega suureneb katte kõvadus, kuni 531 HV0.1. Pärast nitriidiga töötlemist suureneb katte kõvadus oluliselt ja kõrgeim on 1258 HV0.1. 304SS-i hõõrdetegur, kulumisjälgede laius ja sügavus ning kulumismaht on palju väiksemad kui mittenitriidiva katte ja nitridimistöötluse omad. Kulumismehhanism muutub kleepuvast kulumisest abrasiivseks kulumiseks ja kulumiskindlus paraneb oluliselt.

3) Nitridiva katte korrosioonivoolutihedus (Icorr) on pärast nitridimist palju madalam kui mittenitriidiva katte ja 304SS omast ning punktide moodustumist ei esine. Nende hulgas on S1-N parem korrosioonikindlus 3,5 massiprotsendilises NaCl lahuses. Sukelkorrosioonikatse tulemused näitavad, et pärast nitridimist on katte pinnal vaid kerged korrosioonijäljed ning korrosioonikindlus paraneb.

Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. on kõrgtehnoloogiline ettevõte, mis on spetsialiseerunud automaatsete laserkattemasinate, kiire laserkattemasina, laserkarastusmasina, laserkeevitusmasina ja laser-3D-printimise seadmete uurimis- ja arendustegevusele, tootmisele ja müügile. Meie tooted on kulutõhusad ja neid müüakse nii kodu- kui välismaal. Kui olete meie toodetest huvitatud, võtke meiega ühendust aadressil bob@gshenglaser.com.