마모와 부식은 재료 표면 손상의 두 가지 중요한 원인입니다. 그러나 화학적 열처리, 레이저 클래딩, 증기 증착, 전기 도금 및 스프레이와 같은 표면 강화 기술은 금속 표면의 내마모성을 효과적으로 향상시킬 수 있습니다. 현재 질화 처리 기술과 레이저 클래딩 기술은 일반적인 강화 수단으로 해양 산업, 항공, 원자력 및 기타 분야에서 널리 사용되고 있습니다. FeCrNiMo 코팅은 레이저 클래딩 기술로 준비되었습니다. 링 블록 마찰 마모 형태에서 클래딩 층의 주요 메커니즘은 연마 마모와 산화 마모인 것으로 나타났습니다. 볼과 디스크의 왕복 마찰과 마모 형태에서 클래딩 층은 산화 마모와 피로 마모 메커니즘에 의해 지배됩니다.
전통적인 질화 공정은 시간이 길고 효율이 낮다는 문제가 있습니다. 질화 효율을 향상시키고 부서지기 쉬운 질화층을 감소시키며, 고질화층의 내마모성을 더욱 향상시키기 위해서는 현재 주요한 문제에 직면해 있습니다.
Ti와 N의 결합력은 매우 강합니다. 적절한 Ti를 첨가하면 질화층의 표면 경도와 깊이를 증가시켜 질화 효율을 향상시킬 수 있습니다. 동시에 Ti는 결정립을 미세화하는 효과가 있어 고질화층의 인성을 향상시킬 수 있습니다. 따라서 본 논문에서는 다양한 Ti 함량(NiCr) 92-x Mo8Tix(x{2}}, Ti 함량이 Ni-Cr-Mo-의 미세 구조, 경도, 내마모성 및 내식성에 미치는 영향을 설명합니다. Ti 레이저 클래딩과 플라즈마 질화 복합층을 연구했으며, 코팅의 내마모성과 내식성을 향상시키기 위한 이론적, 실험적 기초를 제공하기 위해 가능한 마모 및 부식 메커니즘을 논의했습니다.
1. 실험재료 및 방법
모재로는 304SS를 선택하였고, 순도 99.95mass% 이상, 입자크기 48~74μm의 Ni, Cr, Mo, Ti 금속분말을 선택하였다. 칭량은 몰비(NiCr)92-x Mo8Tix(x= 2 및 4at%)에 따라 수행되었습니다. 설명을 단순화하기 위해 제조된 코팅제를 각각 S1, S2로 명명하고, 몸체 조성을 표 1에 나타내었다. 분말을 진공 스테인레스 용기에 넣고, 스테인레스 볼을 6용 분쇄볼로 사용하였다. h, 분쇄된 분말을 진공 건조 오븐에서 60도에서 24시간 동안 건조시킨다. 모재 표면에 두께 2mm의 합금분말을 Preset Powder 방식으로 코팅하였고, 최대 출력 2kW의 광섬유 반도체 엑사이저(LSJG-BGQ-2000)를 사용하였다. 클래딩. 전력은 2.0kW, 스캐닝 속도는 30mm/min, 다채널 클래딩의 중첩률은 40%~50%, Ar 가스는 15L/min의 속도로 AR 가스에 통과된다. 샘플은 작동 전압 720V, 진공도(350±10)Pa, 질화 온도 540℃, 유지 시간 8시간의 수직 보조 가열 이온 질화로(FD-WR60/80)를 사용하여 질화되었습니다. 질화처리 후 시료명은 N2와 H2를 1:5로 주입한 경우 304-N, S1-N, S{36}}N이었다.
표 1 (NiCr) 92-x Mo8 Tix 코팅의 화학적 조성(at%)
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견본 |
니 |
크롬 |
모 |
티 |
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S1 |
45 |
45 |
8 |
2 |
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S2 |
44 |
44 |
8 |
4 |
샘플을 와이어 커팅 머신으로 10mm×5mm 테스트 블록으로 절단하고 금상 표준에 맞게 연마 및 연마한 후 킹 워터(HCl ∶ HNO3=3 ∶ 1)로 부식했습니다. 샘플의 상 조성은 D/MAX-2500PC X선 회절계(XRD)로 분석되었습니다. 방사선원으로는 Cu K 타겟(λ= 0.15405nm)을 사용하고, 관전압은 40kV, 관전류는 100mA, 주사각은 20도~100도이다. 주사 전자 현미경(SEM, FEI Nova NanoSEM 450)과 에너지 분산 분광법(EDS)을 사용하여 코팅의 미세 구조, 화학적 조성 및 질화 두께를 분석했습니다. 비커스 경도 시험기(HVS-1000)를 사용하여 100g의 하중과 15초의 하중으로 코팅 표면과 코팅 상단부터 기판까지의 미세 경도를 측정했습니다. 왕복 볼 및 플레이트 마찰 및 마모 시험기(Rect MFT-5000)를 사용하여 코팅의 마모 라인을 다음과 같이 테스트했습니다. 하중 하중은 20N, 마모 시간은 10분, 연삭 재료 직선 직경이 9.8mm인 Al2O3 볼이었습니다. 마찰계수(COF)를 동시에 기록하고 마모 형태를 BRUKER Contour GT-K1 및 SEM으로 분석했습니다. 클래딩 코팅과 질화 표면의 부식 거동은 전통적인 3전극 시스템 모드를 사용하여 테스트되었습니다. 테스트 장비는 Gmary Reference 3000 전기화학 워크스테이션이었습니다. 시험 표면을 작업 전극으로 사용하고, 포화 칼로멜 전극(SCE)을 기준 전극으로 사용하고, 백금 전극을 상대 전극으로 사용했습니다. 전해질은 3.5질량% NaCl 용액이다. 시료를 1 mol/L HCl 용액에 24시간 동안 담근 후 무수 알코올로 가볍게 세척하고 건조시킨 후 SEM으로 부식 형태를 관찰하였다.
2. 결론
1) (NiCr)92-x Mo8 Tix 클래딩층은 주로 FCC 상, σ-CrMo 상 및 소량의 Cr2Ti 상으로 구성된다. 질화 처리 후 (Cr,Ti)N 상의 형성. Ti 함량이 증가함에 따라 (Cr,Ti)N상의 함량이 증가하고 질화층의 두께도 증가한다.
2) Ti 함량이 증가함에 따라 코팅 경도는 최대 531 HV0.1까지 증가합니다. 질화 처리 후 코팅의 경도가 크게 증가하며 최고 값은 1258 HV0.1입니다. 304SS의 마찰계수, 마모 흔적의 폭과 깊이, 마모량은 비질화 코팅 및 질화 처리보다 훨씬 작습니다. 마모 메커니즘이 접착 마모에서 연마 마모로 변경되고 내마모성이 크게 향상됩니다.
3) 질화피막의 부식전류밀도(Icorr)는 질화처리 후의 비질화피막 및 304SS에 비해 훨씬 낮으며, 공식(pitting) 현상이 발생하지 않는다. 그 중 S1-N은 3.5mass% NaCl 용액에서 내식성이 우수합니다. 침지 부식 테스트 결과, 질화 처리 후 코팅 표면에 약간의 부식 흔적만 남고 내식성이 향상되는 것으로 나타났습니다.
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