تأثیر نیتریدینگ بر ریزساختار و مقاومت در برابر سایش روکش لیزری (NiCr) 92-x Mo8Tix Coating

سایش و خوردگی دو عامل مهم شکست سطحی مواد هستند. با این حال، تکنیک های تقویت سطح مانند عملیات حرارتی شیمیایی، روکش لیزری، رسوب بخار، آبکاری الکتریکی و پاشش می تواند به طور موثر مقاومت در برابر سایش سطوح فلزی را بهبود بخشد. در حال حاضر، فناوری تصفیه نیتریدینگ و فناوری روکش لیزری ابزارهای تقویتی رایج هستند و به طور گسترده در صنایع دریایی، هوانوردی، انرژی هسته ای و سایر زمینه ها استفاده می شود. پوشش FeCrNiMo با تکنولوژی روکش لیزری تهیه شده است. مشخص شد که در قالب سایش اصطکاکی بلوک حلقه، مکانیسم اصلی لایه روکش، سایش ساینده و سایش اکسیداسیون بود. به شکل اصطکاک و سایش متقابل توپ و دیسک، لایه روکش تحت تأثیر مکانیزم سایش اکسیداسیون و سایش خستگی قرار دارد.

فرآیند نیتروژن سنتی دارای مشکلات طولانی مدت و راندمان پایین است. به منظور بهبود راندمان نیتریدینگ و کاهش لایه نیتریدینگ شکننده و بهبود بیشتر مقاومت سایشی لایه نیتریدینگ بالا، مشکلات اصلی در حال حاضر با آن روبرو هستند.

نیروی اتصال Ti و N بسیار قوی است. افزودن تیتانیم مناسب می تواند سختی سطح و عمق لایه نیتریدینگ را افزایش داده و راندمان نیتریدینگ را بهبود بخشد. در عین حال، Ti اثر پالایش دانه ها را دارد که می تواند چقرمگی لایه نیترید بالا را بهبود بخشد. بنابراین، در این مقاله، محتوای مختلف Ti (NiCr) 92-x Mo8Tix (x=2)، اثرات محتوای Ti بر ریزساختار، سختی، مقاومت به سایش و مقاومت به خوردگی Ni-Cr-Mo- پوشش لیزر تیتانیوم و لایه کامپوزیت نیتریدینگ پلاسما مورد بررسی قرار گرفت و مکانیسم‌های احتمالی سایش و خوردگی برای ارائه مبنای تئوری و تجربی برای بهبود مقاومت به سایش و خوردگی پوشش مورد بحث قرار گرفت.

3{20}}4SS به عنوان ماده پایه انتخاب شد، پودر فلز Ni، Cr، Mo، Ti با خلوص بالاتر از %99.95 جرمی و اندازه ذرات 48 ~ 74 μm انتخاب شد. توزین بر اساس نسبت مولی (NiCr) 92-x Mo8Tix (x=2 و 4 در درصد) انجام شد. به منظور ساده تر شدن توضیحات، پوشش های تهیه شده به ترتیب S1 و S2 نامگذاری شدند و ترکیب بدنه در جدول 1 نشان داده شده است. پودر در یک ظرف فولادی ضد زنگ خلاء قرار می گیرد، توپ فولادی ضد زنگ به عنوان توپ سنگ زنی برای 6 مورد استفاده می شود. ساعت و پودر آسیاب شده در فر خشک کن خلاء در دمای 60 درجه به مدت 24 ساعت خشک می شود. پودر آلیاژی به ضخامت 2 میلی متر به روش پودر از پیش تعیین شده روی سطح ماتریس پوشانده شد و از اکسایزر نیمه هادی فیبر نوری (LSJG-BGQ{17}}) با حداکثر توان خروجی 2 کیلو وات استفاده شد. روکش فلزی توان 2.0 کیلو وات، سرعت اسکن 30 میلی متر در دقیقه، نرخ همپوشانی روکش چند کاناله 40٪ تا 50٪ است و گاز Ar با سرعت 15 لیتر در دقیقه به گاز AR منتقل می شود. نمونه ها توسط یک کوره نیتریدینگ یونی گرمایشی کمکی عمودی (FD-WR60/80) با ولتاژ کاری 720 ولت، درجه خلاء (10±350) Pa، دمای نیتریدینگ 540 درجه و زمان نگهداری 8 ساعت نیترید شدند. نام‌های نمونه 304-N، S{35}}N و S2-N پس از نیترید کردن، زمانی که N2 و H2 به نسبت 1:5 تزریق شدند، بودند.

جدول 1 ترکیبات شیمیایی پوشش های ( NiCr ) 92-x Mo8 Tix (در%)

نمونه توسط دستگاه سیم برش به بلوک‌های آزمایشی 10 میلی‌متر × 5 میلی‌متر برش داده شد، صیقل داده شد و تا استاندارد فاز طلا صیقل داده شد و با کینگ آب خورده شد (HCl ∶ HNO3=3 ∶ 1). ترکیب فازی نمونه توسط دستگاه پراش اشعه ایکس (XRD) D/MAX{4} آنالیز شد. هدف Cu K (λ=0.15405 نانومتر) به عنوان منبع تابش، ولتاژ لوله 40 کیلو ولت، جریان لوله 100 میلی آمپر و زاویه اسکن 20 درجه تا 100 درجه است. میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM، FEI Nova NanoSEM 450) و طیف‌سنجی پراکنده انرژی (EDS) برای تجزیه و تحلیل ریزساختار، ترکیب شیمیایی و ضخامت نیتریدینگ پوشش استفاده شد. از دستگاه سختی سنج ویکرز (HVS{13}}) برای اندازه گیری ریزسختی سطح پوشش و از بالای پوشش تا زیرلایه با بار 100 گرم و زمان بارگذاری 15 ثانیه استفاده شد. یک دستگاه تست اصطکاک و سایش توپ و صفحه متقابل (Rect MFT{16}}) برای آزمایش خط سایش پوشش به شرح زیر استفاده شد: بار بارگذاری 20 نیوتن، زمان سایش 10 دقیقه و مواد سنگ زنی توپ Al2 O3 با قطر مستقیم 9.8 میلی متر بود. ضریب اصطکاک (COF) در همان زمان ثبت شد و مورفولوژی ساییدگی توسط BRUKER Contour GT-K1 و SEM آنالیز شد. رفتار خوردگی پوشش روکش و سطح نیترید با استفاده از حالت سیستم سنتی سه الکترودی آزمایش شد. تجهیزات آزمایشی ایستگاه کاری الکتروشیمیایی Gmary Reference 3000 بود. سطح آزمایش به عنوان الکترود کار، الکترود کالومل اشباع (SCE) به عنوان الکترود مرجع، و الکترود پلاتین به عنوان الکترود ضد استفاده شد. الکترولیت محلول NaCl 3.5 درصد جرمی است. نمونه در محلول 1 mol/L HCl به مدت 24 ساعت خیسانده شد، کمی با الکل بدون آب شسته شد و خشک شد و مورفولوژی خوردگی توسط SEM مشاهده شد.

1) (NiCr) 92- لایه روکشی x Mo8 Tix عمدتاً از فاز FCC، فاز σ-CrMo و مقدار کمی فاز Cr2Ti تشکیل شده است. تشکیل فاز N (کروم، تیتانیم) پس از تیمار نیتریدینگ. با افزایش محتوای Ti، محتوای فاز N (کروم، تیتانیم) افزایش می یابد و ضخامت لایه نیتروژن افزایش می یابد.

2) با افزایش محتوای Ti، سختی پوشش افزایش می یابد، تا 531 HV0.1. پس از عملیات نیتریدینگ، سختی پوشش بسیار افزایش می یابد و بالاترین آن 1258 HV0.1 است. ضریب اصطکاک، عرض و عمق علائم سایش و حجم سایش 304SS بسیار کوچکتر از پوشش غیر نیتروژن و عملیات نیتریدینگ است. مکانیسم سایش از سایش چسب به سایش ساینده تغییر می کند و مقاومت در برابر سایش به طور قابل توجهی بهبود می یابد.

3) چگالی جریان خوردگی (Icorr) پوشش نیترید کننده بسیار کمتر از پوشش بدون نیترید و 304SS پس از نیتریدینگ است و هیچ پدیده حفره ای رخ نمی دهد. در این میان، S{3}N در محلول NaCl 3.5 درصد جرمی مقاومت به خوردگی بهتری دارد. نتایج آزمون خوردگی غوطه‌وری نشان می‌دهد که پس از نیترید کردن تنها علائم خوردگی جزئی روی سطح پوشش وجود دارد و مقاومت به خوردگی بهبود می‌یابد.

شرکت فناوری لیزر Xi'an Guosheng یک شرکت با فناوری پیشرفته متخصص در تحقیق و توسعه، ساخت و فروش دستگاه روکش لیزری اتوماتیک، دستگاه روکش لیزری پرسرعت، دستگاه خاموش کننده لیزر، دستگاه جوش لیزری و تجهیزات چاپ سه بعدی لیزری است. محصولات ما مقرون به صرفه هستند و در داخل و خارج از کشور به فروش می رسند. اگر به محصولات ما علاقه مند هستید، لطفاً با ما در bob@gshenglaser.com تماس بگیرید.