레이저 래딩에 의한 FeCrNiCSix 코팅의 미세구조 및 고온 마찰 특성에 대한 Si 함량의 영향

야금 장비는 야금 산업에 필수적입니다. 작업 조건은 복잡하며 종종 고온(500도), 무거운 하중 및 기타 환경 서비스, 고온 마모, 고온 산화로 인해 장비 표면이 쉽게 손상되고 서비스 안전 및 서비스 수명에 영향을 미칩니다. 표면 코팅 기술은 금속 부품을 보호하는 중요한 수단입니다. 현재 금속 부품의 표면 보호 기술에는 스프레이 기술, 아크 용해 기술, 표면 용접, 레이저 클래딩 기술 등이 포함됩니다. 레이저 클래딩 기술은 고에너지 레이저 빔을 사용하여 분말을 녹이는 동시에 매트릭스 표면에 용융 풀을 형성합니다. 급속 냉각 후, 매트릭스와의 야금학적 결합을 통해 코팅이 형성됩니다. 레이저 클래딩 기술로 준비된 코팅은 야금 접합, 낮은 희석 방출 속도, 작은 열 영향 영역 및 조밀한 구조의 장점을 가지고 있으므로 레이저 클래딩 기술로 준비된 보호 코팅은 야금 부품을 보호하는 효과적인 수단이 되었습니다.

코팅 재료는 금속 부품 표면의 레이저 클래딩 코팅 보호 효과의 핵심입니다. 그 중 Fe-Cr-Si 합금 코팅은 고온 환경에서 고온 가스, 산화물 및 부식성 매체로부터 기판을 보호할 수 있고 내산화성 및 내식성이 우수하며 경도와 내마모성이 높아 널리 사용됩니다. 고온, 높은 부식, 높은 마모 환경에서 서비스 부품 표면 보호. Fe-Cr 합금 내마모강의 미세조직 및 특성에 Si 함량(0.6%-2.5%)이 미치는 영향 Si 첨가가 분포 개선에 도움이 되는 것으로 나타났습니다. 탄화물의 두 번째 단계. Si 함량이 증가하면 합금강의 경도가 증가하고 내마모성 및 내식성이 향상됩니다. Si 함량이 2.3%에 도달하면 인성이 감소합니다.

요약하면, Si 원소는 코팅의 내마모성, 내식성 및 내산화성을 효과적으로 향상시킬 수 있습니다. 그러나 현재 주요 연구는 Si 함량이 낮은 합금 코팅에 중점을 두고 있습니다.< 5 wt.%), and there are few studies on the alloy coating with high Si content (>5중량%). 따라서 본 논문에서는 레이저 클래딩 기술을 통해 FeCrNiCSix 코팅을 제조하고, 높은 Si 함량(5wt.%, 10wt.%, 15wt.%) 하에서 Si 함량 변화가 FeCrNiCSix 코팅의 미세 구조에 미치는 영향을 살펴보았다. 연구되었다. 경도와 고온 내마모성의 영향은 고Si 합금 코팅 연구를 위한 이론적 기초를 제공하고 야금 부품의 표면 보호를 위한 일부 기술 지원을 제공합니다.

코팅분말은 크롬분말, 규소분말, 니켈분말, 탄소분말, 철분말로 구성되며 순도 99% 이상이며, 스크리닝 후 분말의 입자크기는 53~150μm이다. NX-100 고정밀 전자저울을 사용하여 Si 원소가 5wt.%, 10wt.%, 15wt% 함유된 혼합 분말을 제조했습니다. 혼합분말의 조성은 표 1과 같다. 구성 후 유성볼밀을 사용하여 혼합한다. 회전 속도는 200 r/min, 시간은 4시간, 분말 혼합 후 진공 건조 오븐을 사용하여 100도에서 2시간 동안 건조하였다. Si 함량이 다른 분말로 제조된 코팅을 5Si, 10Si 및 15Si 코팅으로 명명했습니다(표 2 참조). 매트릭스는 1Cr11Ni2W2MoV(1Cr11Ni) 내열강판으로 제작됩니다.

Tab.1 내열강 기판의 구성e(중량%)

탭.2 구성 FeCrNiCSi의x 가루(중량.%)

레이저 클래딩 장비는 TruDisk6{{1{37}}}06 파이버 레이저를 채택하고 프로세스 매개변수는 1600W 레이저 출력, 50% 결합률, 스폿 직경 5mm, 스캔 속도 600mm/min 및 분말 공급입니다. 5r/min의 속도. 코팅 클래딩이 완료된 후 샘플을 DK7750 와이어 절단 장비를 사용하여 측면 길이가 10mm인 직육면체로 절단합니다. 코팅은 사포로 연마되고 연마됩니다. HF 0.7wt.%, HNO3 43wt.%, H2O 50wt.%를 함유한 부식용액에서 부식은 약 10초 동안 발생하였다. 코팅의 미세구조는 LeicaDM6000M 금속현미경과 FEI-Sirion 200 전계방출형 주사전자현미경으로 관찰하였고, 각 상의 화학적 조성은 주사형 전자현미경의 에너지분산분광계(EDS)로 분석하였다. XRD 상 분석은 Miniflex600 X선 회절계를 사용하여 수행되었습니다. MC010-HVS-1000 Vickers 미세경도 시험기는 코팅 단면의 경도를 측정하며, 각 지점은 1.5mm 간격으로 10개 지점을 측정하여 평균을 구합니다. 고온 마모 성능 실험 장비는 MRH-1 마모 시험기입니다. 마찰 및 마모의 작업 다이어그램은 그림 1에 나와 있습니다. 마모 품질 손실은 DJ1002A 고정밀 전자 저울로 측정됩니다. 마모 시험 패턴을 길이, 너비, 높이가 각각 20mm, 10mm, 10mm인 직육면체 블록으로 절단하고 사포(600-2000 메쉬)로 연마 및 연마했습니다. 3D 형상 프로파일로미터로 감지한 후 Si 함량이 다른 3개 코팅의 마모 테스트 샘플의 평균 표면 거칠기는 0.91μm이며 특정 고온 마모 테스트 매개변수는 표 3에 나와 있습니다.

Tab.3 매개변수 고온 마모 테성

(1) 레이저 클래딩으로 제조된 5Si, 10Si 및 15Si 코팅에서 5Si 코팅의 미세 구조는 주로 수지상 및 등축 구조이며 상 조성은 주로 -Fe 및 Fe-Cr 고용체로 구성됩니다. 10Si 및 15Si 코팅의 미세 구조는 주로 등축이며 상 조성은 주로 Fe3Si 및 Fe-Cr 고용체로 구성됩니다.

(2) Si 원소 함량이 증가함에 따라 코팅의 경도와 마모율이 증가하는데, 이는 Fe3Si 상이 높은 경도를 가지면서 어느 정도 취성을 가지며 마모 과정에서 심각한 깨짐이 발생하기 때문입니다. 그에 따라 코팅 마모율도 증가합니다.

(3) 5Si 코팅은 주로 접착 마모와 산화 마모가 특징이며 고온에서의 내마모성은 가장 좋지만 내 산화성이 나쁘고 경도가 낮습니다. 10Si 및 15Si 코팅은 주로 연마 마모이며 마모율은 연속적으로 증가합니다. 세 가지 코팅과 비교하면 10Si 코팅이 가장 Si 함량이 높은 코팅으로 판단됩니다.

Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd.는 자동 레이저 클래딩 기계, 고속 레이저 클래딩 기계, 레이저 담금질 기계, 레이저 용접 기계 및 레이저 3D 인쇄 장비의 R&D, 제조 및 판매를 전문으로 하는 하이테크 기업입니다. 당사의 제품은 비용 효율적이며 국내 및 해외에서 판매됩니다. 당사 제품에 관심이 있으시면 bob@gshenglaser.com번으로 문의해 주십시오.