A titán acél kompozit panelek az utóbbi években az acél kiváló mechanikai tulajdonságai és a titán korrózióállósága miatt széleskörű figyelmet kaptak a kőolaj-, vegyipar-, energia- és hajómérnöki területeken. Ha azonban a titán acél kompozit lemezeket zord tengeri környezetben alkalmazzák, a titán és az acél közötti potenciálkülönbség miatt a végfelületük galvanikus korrózión megy keresztül, ami rontja a teljesítményüket a tényleges használat során. Ezért a titán acél kompozit lemezek homlokfelületének megfelelő védőkezelési módszereinek alkalmazása nagy jelentőséggel és értékkel bír. Jelenleg azonban szinte nincsenek releváns jelentések. További kutatások irányulnak a titán- vagy acéllemezek felületén lévő bevonatok elkészítésére, hogy javítsák az aljzat szervizteljesítményét, beleértve a hőpermetezést és a lézeres burkolatot. A termikus permetezési eljárás nagy hatásfokú, rugalmas és egyszerű működésű, de a hőforrás széles hőmérsékleti tartománya miatt a bevonatban hajlamosak hibák, például pórusok előfordulására, és a maradék hőfeszültség viszonylag nagy.
1. Titán bevonat elkészítése
A hordozóanyag egy titán acél kompozit lemez, amelyet a Hunan Xiangtou Jintian Titanium Metal Co., Ltd. gyárt vákuumformázási módszerrel. A titánlemez 1,80 mm vastag, az acéllemez pedig 10,20 mm vastag, amint az 1. ábrán látható. A titán bevonat előkészítése előtt használjon 220 #, 360 #, 600 #, 800 #, 1000 # és 2000 # SiC csiszolópapírt. polírozza az aljzatot egymás után, majd ultrahangos tisztítást végezzen etanolban 10 percig, hogy eltávolítsa a szennyeződéseket, például az olajat és a rozsdát a minta felületéről. A hidegpermetezéshez használt titánpor a Guangdongi Tudományos Akadémia Új Anyagok Intézete által gyártott Ti{12}}, amelynek részecskemérete 50-100 μm. Szűrés után a titánport 120 fokon 30 percig sütjük, hogy csökkentsük a nedvesség hatását a bevonat minőségére. A hideg permetező berendezés a japán Plasma Giken által gyártott PCS1000-en készült el.
Elektromos kisülésű huzalvágó gép segítségével vágja le a mintát a mikrostruktúra jellemzéséhez és a keresztmetszet összetételének elemzéséhez. A metallográfiai mintákat mechanikus köszörülési és polírozási módszerekkel készítik. Maratószerként 1:19 térfogatarányú salétromsavas etanolos oldatot használnak. A mikroszerkezeti jellemzőket EDS-sel felszerelt OM (Leica DVM6M) és SEM (Phenom ProX) segítségével jellemeztük. Metallográfiai minták mikroszkópos vizsgálata
A keménységet Vickers mikrokeménységmérővel mértük 10 másodperc tartózkodási idővel és 500 g terheléssel. A méréseket 0,4 mm-enként végeztük a bevonat felületétől az aljzatig. A súrlódási és kopási teszt egy nagy sebességű, dugattyús súrlódás- és kopásvizsgáló gépet használ, 20 N terheléssel, 10 perces időtartammal, 1 Hz-es frekvenciával, 10 mm-es teszthosszal és GCr15 acélgolyókkal súrlódásként. pár. Az elektrokémiai vizsgálat előtt a mintát epoxigyantával lezárják, metallográfiai csiszolópapírral polírozzák a felületi oxidok eltávolítására, etanollal és tiszta vízzel megtisztítják, végül forró levegővel szárítják, hogy tiszta bevonatfelületet kapjanak. A kísérletet szobahőmérsékleten végezzük. A kísérleti közeg egy szimulált tengervizes oldat (3,5% NaCl), háromelektródos rendszerrel. A minta a munkaelektród, az ellenelektród egy platinalemez, a referenciaelektróda pedig egy telített kalomelelektród (SCE). Az elektrokémiai impedancia spektroszkópiát elektrokémiai munkaállomáson (CHI760E) tesztelték nyitott áramköri potenciálon, 105~10-2Hz vizsgálati frekvenciával és 10 mV zavaró potenciállal. A China Electrical Apparatus Research Institute Co., Ltd. sóspray-korróziós tesztgépét (EASS-100) használják a sópermet-teszthez. A légköri korróziós teszt - sópermet teszt (GB 10125-1997) szerint a tesztoldat 5 tömegszázalékos NaCl-oldat, a permeteződoboz hőmérséklete pedig 35 fok.
3. A gáznyomás és a hőmérséklet hatása a por betáplálása során a titán bevonatok mikroszerkezetére és morfológiájára
A hidegpermetezési eljárás egyik fontos paramétere a permetezett részecskék kritikus sebessége, mielőtt ütköznének az aljzattal. Egy adott mátrixanyag esetében létezik egy kritikus sebesség, amelynél csak a kritikus sebességnél nagyobb sebességű részecskék rakhatók le bevonat kialakítására, míg a kritikus sebességnél kisebb sebességű részecskék visszapattannak a bevonat kialakításához. A hidegpermet részecskék kritikus sebessége olyan tényezőktől függ, mint az anyag sűrűsége, olvadáspontja, szakítószilárdsága és kezdeti részecskehőmérséklete. A hideg permetezési eljárás során az olyan fémek, mint a Cu, Zn és Al hajlamosak a részecskék nagy képlékeny deformációjára, ami sűrű bevonatokat eredményez. A Ti azonban magas olvadáspontja miatt nehéz sűrű bevonatokat előállítani a hidegpermetezés ütközési deformációs lerakódási elméletével. A vonatkozó tanulmányok azonban kimutatták, hogy a porbetápláló gáz hőmérsékletének és nyomásának növelése hatékonyan csökkentheti a bevonat porozitását. A bevonat porozitása kulcsfontosságú tényező, amely befolyásolja a védőképességét. A szerző a berendezés megengedett tartományán belül a porbetápláló gáz hőmérsékletének és nyomásának a titánbevonat mikroszerkezetére gyakorolt hatását vizsgálta.
A 2. ábra a titán bevonatminták metallográfiai morfológiáját mutatja be a porbetápláló gáz nyomásának és hőmérsékleti paramétereinek különböző kombinációi mellett. Tekintettel arra, hogy a hidegpermetezés a szilárdtest-leválasztásos módszerhez tartozik, csekély hőhatást gyakorol az aljzatra, és a részecskék nem olvadnak meg a leválasztási folyamat során. Ezért a hordozóoldali titánlemez és acéllemez sértetlen, és titánbevonatok készíthetők a vizsgált portápgáz hőmérséklet- és nyomástartományán belül. A 2. ábrán látható, hogy a porbetápláló gáz nyomása és hőmérséklete kevéssé befolyásolja a bevonat vastagságát. A több körülmény között, azonos szórási idő alatt elkészített bevonat vastagsága összehasonlítható, átlagosan 2,70 mm vastagsággal. A por betáplálási gáz paraméterei azonban jelentős hatással vannak a hidegen szórt titán bevonatok szerkezetére.
Következtetés
1) A porbetápláló gáz hőmérsékletének és nyomásának növelése a hidegpermetezési folyamat során nemcsak a bevonat porozitásának csökkentését és sűrűségének javítását segíti elő, hanem elnyomja a bevonat delaminációját és erősíti a bevonat belső kötődését. Amikor a porbetápláló gáz hőmérsékletét és nyomását 800 fokról 3 MPa-ról 900 fokra, illetve 5 MPa-ra emeltük, a bevonat porozitása 4,25%-ról 1,14%-ra csökkent.
2) A titánbevonatok hidegporlasztásos előkészítése során a por betápláló gáz alacsony hőmérséklete miatt az elkészített, főként fémes Ti-ből álló titánbevonatokban jelentős oxidáció nem volt megfigyelhető. Ugyanakkor magasabb porbetáplálási gázhőmérséklet és nyomás mellett (900 fok és 5 MPa) a titán acél kompozit lemez oldalán lévő titánbevonat jól kompatibilis az aljzattal, és nincs nyilvánvaló határfelület a konzisztens összetétel miatt; A titánbevonat és az acéllemez közötti felület tiszta, és nincs jelentős elemi diffúzió.
3) A porbetápláló gáz hőmérsékletének vagy nyomásának növelése a hidegpermetezési folyamat során előnyös a plasztikus deformáció erősítésére, a bevonat sűrűségének javítására, és ezáltal a bevonat mikrokeménységének és kopásállóságának növelésére. A GCr15 súrlódási pár felhasználásával készített titán bevonat 5 MPa porbetáplálási gáznyomással és 900 fokos hőmérséklettel 0,32 × 10-3mm3/(N ·) kopási sebességet mutatott. m) 10 percnyi kopás után 20 N terhelés mellett.
4) A titán acél kompozit lemez homlokfelületére készített hidegen szórt titán bevonat jó korrózióállósággal rendelkezik. 1000 órányi semleges sópermet teszt után a bevonat sértetlen, és nincs nyilvánvaló rozsdakorrózió a felületen, ami azt jelzi, hogy a titán bevonat hatékonyan megakadályozza a korrozív részecskék behatolását az aljzatba, ezáltal jelentősen javítja a titán acél kompozit lemez működési teljesítményét. tengeri környezetben
