Kao nova vrsta tehnologije površinskog inženjeringa, lasersko oblaganje ima prednosti visoke efikasnosti, niske stope razrjeđivanja, dobre veze između premaza i podloge, guste strukture premaza i niskog zagađenja. Široko se koristi za pripremu tvrđih kompozitnih premaza otpornijih na habanje i koroziju. Ugljične nanocijevi (CNT) imaju jedinstvenu strukturu nanocijevi i odlična mehanička svojstva. Idealni su materijali za ojačanje za pripremu premaza za lasersko oblaganje. Prevlake poboljšane CNT-om postale su žarište istraživanja u oblasti lasersko oblaganje poslednjih godina. Ovaj rad razmatra mehanizam ojačanja CNT-a u prevlaci za lasersko oblaganje sa četiri aspekta: ojačanje druge faze, finozrnasto ojačanje, dislokacijsko ojačanje i prijenos opterećenja. CNT mogu poboljšati performanse premaza za oblaganje. Status istraživanja laserskih obloga poboljšanih CNT-om je sažet i analiziran sa aspekta količine dodavanja i disperzijskog načina CNT-a i utjecaja CNT-a na tvrdoću, otpornost na habanje, čvrstoću, plastičnost, žilavost i otpornost na koroziju premaza. Konačno, istražuju se problemi koji postoje u trenutnim istraživanjima laserskih prevlaka poboljšanih CNT-om i budući smjer razvoja.

U tradicionalnim fabrikama i rudnicima, mehanička oprema je često izložena teškim okruženjima kao što su visoka temperatura i visoki pritisak tokom dužeg vremenskog perioda, a površina ključnih delova često pati od habanja, oštećenja, lokalnog površinskog ljuštenja i drugih oblika kvarova, što ponekad ozbiljno utiču na normalan rad celokupne opreme. Posljednjih godina drastično su porasli broj i stupanj oštećenja dijelova s ​​visokom dodanom vrijednošću [1-3]. Priprema premaza s odličnim performansama na površini dijelova važan je način za produženje vijeka trajanja dijelova i smanjenje ekonomskih gubitaka. Premaz pripremljen laserskim oblaganjem je gust i sitnih zrna, što uvelike poboljšava otpornost dijelova na habanje. Može se formirati i dobro vezana zona fuzije površine između premaza i podloge, što može učiniti da premaz bude blisko povezan sa podlogom i da nije lako otpasti. Osim toga, prednosti tehnologije laserskog oblaganja kao što su mali unos topline, mala deformacija obratka i mali toplinski utjecaj na podlogu čine je preferiranim tehničkim sredstvom u prerađivačkoj industriji [4-5].

Ugljične nanocijevi (CNT) su novi tip ugljičnog materijala sa jedinstvenom cevastom strukturom i nanometarskim prečnikom. Ugljične nanocijevi su se dugo vremena smatrale idealnim materijalom za ojačanje za proizvodnju keramičkih i metalnih matričnih kompozitnih premaza zbog njihove visoke čvrstoće, male težine, dobrih geometrijskih svojstava, odličnih mehaničkih svojstava i kemijske stabilnosti [6-8]. Kompozitni premazi za lasersku oblogu ojačani ugljičnim nanocijevi imaju izvrsna svojstva, uključujući visoku mehaničku čvrstoću i odlična tribološka svojstva, te imaju potencijalne izglede za primjenu.

1 Mehanizam jačanja djelovanja CNT-a na prevlake

Kao nanodijamanti, fulereni, grafen itd., CNT su također vrsta nanougljičnog materijala [9]. Ugljične nanocijevi su napravljene od smotanih listova grafena sa slojevitom strukturom. Spoljni prečnik je uglavnom 2 do 20 nm, a unutrašnji prečnik je još manji, neki su samo oko 1 nm. Za višeslojne ugljenične nanocevi (MWCNT), rastojanje između slojeva je fiksno (~0.34 nm). CNT se smatra tipičnim jednodimenzionalnim nanomaterijalom jer je dužina cijevi općenito u mikrometarskom nivou i ima vrlo veliki omjer širine i visine. Uvođenje CNT-a u lasersku oblogu može značajno poboljšati performanse premaza. Njegov mehanizam jačanja uglavnom se ogleda u drugoj fazi ojačanja, prečišćavanju zrna, dislokacijskom ojačanju i mehanizmu prijenosa opterećenja.

(1) Nakon zračenja laserskim snopom visoke energije, omjer CNT-a je znatno smanjen i oni će se djelimično rastvoriti u rastopljenom bazenu [10-11]. Otpušteni atomi C reaguju in situ sa drugim metalnim elementima u rastopljenom bazenu i stvaraju karbide kao što su WC, W2C i TiC. Nastali karbidi se raspršuju i ravnomjerno raspoređuju u sloju obloge kao faze ojačanja, čime se povećava tvrdoća i otpornost na habanje prevlake.

(2) Tokom procesa oblaganja, CNT mogu djelovati kao heterogeni centri nukleacije, povećati brzinu nukleacije i na taj način oplemeniti zrna i poboljšati performanse prevlake [12]. U istraživanju kompozitnog premaza Inconel 625 ojačanog CNT-om od strane Zhaoa et al. [12], CNT su djelovale kao heterogene jezgre za rafiniranje zrna. Srednji dio sloja omotača pokazao je finija ravnoosna zrna prosječne veličine oko 3 μm. Kao što je prikazano na slici 1, zrna sloja CNTs/Inconel 625 bila su finija od onih bez CNT-a.

(3) Ugljični alotropi transformirani iz CNT-a i oštećenih CNT-a uglavnom su raspoređeni na granicama zrna, ometajući pomicanje zrna kroz efekat zapinjanja. Kada se materijalna matrica podvrgne plastičnoj deformaciji, ona može formirati samo dislokacije kako bi zaobišla CNT, čime se povećava energija regionalne distorzije rešetke i poboljšavaju mehanička svojstva premaza [13].

(4) CNT ili njihovi alotropi su ravnomjerno raspršeni u sloju obloge kako bi se formirala međusobno povezana mrežasta struktura. Tokom procesa loma, oni snose glavno opterećenje i igraju ulogu premošćavanja pora i pukotina.

2. Količina dodavanja i metoda disperzije CNT-a

Da li se ugljenične nanocevi mogu ravnomerno dispergovati uvek je bio glavni izazov kompozita ojačanih ugljeničnim nanocevima, bilo u polimernoj, keramičkoj ili metalnoj matrici. To je zato što ugljične nanocijevi imaju ogromnu specifičnu površinu do 200 m2/g. Zbog djelovanja van der Waalsove sile lako stvaraju aglomerate [14]. Aglomeracija CNT-a će uzrokovati nagli pad performansi kompozitnog premaza. Modul elastičnosti, čvrstoća i performanse kompozitnog premaza usko su povezani s raspodjelom dodanih CNT-a [15]. Wu Xiwang et al. [16] je također istaknuo da je prva stvar koju treba riješiti problem disperzije CNT-a, kako bi se u potpunosti iskoristila odlična svojstva CNT-a i poboljšale performanse kompozitnih materijala. Stoga je vrlo važno prethodno tretirati CNT prije oblaganja. Ujednačena disperzija CNT-a je preduslov za dobijanje sloja obloge sa odličnim performansama.

2.1. Količina dodanih CNT-ova

Količina dodanih CNT-a ima značajan uticaj na performanse premaza. Neki istraživači su otkrili da će se mehanička i tribološka svojstva (zatezna čvrstoća, tvrdoća i habanje) kompozitnih materijala pripremljenih dodavanjem prekomjernog CNT-a naglo pogoršati [17-18]. Razlog propadanja je taj što se višak CNT-a ne može ravnomjerno raspršiti u kompozitnom materijalu. Ovaj problem se pojavio kada je autorova istraživačka grupa mlevela kompozitni prah CNT-a. Zbog dodavanja prekomjernog CNT-a, nakon mljevenja kuglicom, velike čestice aglomeriranih CNT-a mogu se jasno uočiti na površini kompozitnog praha, kao što je prikazano na slici 2. Ovo će imati ozbiljan utjecaj na kvalitetu formiranja sloja obloge, i više defekata pora će se pojaviti u sloju obloge, kao što je prikazano na slici 3.

Liu et al. [19] proučavao je utjecaj sadržaja CNT-a na performanse WC/Ni obložnog sloja. Kada se sadržaj ugljičnih nanocijevi povećao sa 0% na 5% (maseni udio, isti u nastavku), mikrotvrdoća i otpornost na habanje prevlake su se prvo povećale, a zatim smanjile. Kada se sadržaj CNT-a povećao sa 3% na 5%, u sloju obloge su se počele pojavljivati ​​pukotine i defekti pora, kao što je prikazano na slici 4. U testu trenja i habanja, površina prevlake koja sadrži 3% ugljikovih nanocijevi bila je glatka. sa samo nekim blagim žljebovima, dok je površina trenja uzorka koji sadrži 5% CNT-a bila hrapava i uočeno je mnogo krhotina. To je zato što je aglomeracija CNT-a povećala osjetljivost premaza na pukotine i izazvala trošenje ljepila.

Zhao et al. [20] pripremili su sloj omotača od legure Cu-Fe ojačan CNT-ima. Dodatne količine CNT-a bile su 0%, 1%, 2.6% i 4% (maseni udio, isti u nastavku), respektivno. Otpornost na habanje i tvrdoća sloja obloge također je pokazala trend rasta, a zatim opadanja. Kada je količina dodatka CNT-a bila 2.6%, efekat oblaganja bio je najbolji; kada se dodana količina CNT-a povećala na 4%, prekomjerni sadržaj CNT-a je uzrokovao aglomeraciju, što je ometalo prijenos topline u rastopljenom bazenu i usporavalo brzinu hlađenja rastopljenog bazena. Istovremeno, aglomerirani CNT nisu mogli efikasno spriječiti koliziju i agregaciju faze bogate gvožđem, što je rezultiralo grubljenjem zrna. Aglomerirani CNT također povećavaju poroznost sloja obloge i povećavaju defekte sloja obloge. Agregirana faza bogata gvožđem lako se cepa tokom suvog trenja klizanja. Nakon cijepanja, integriran je u habajuću površinu kao abraziv i formira mnoge žljebove kroz trošenje mikro-rezanjem, što smanjuje otpornost premaza na habanje.

2.2 Disperzija CNT-a

Trenutno, glavne metode koje se koriste za poboljšanje disperzije ugljičnih nanocijevi u tehnologiji laserskog oblaganja uključuju mehaničko legiranje, hemijsko niklovanje, ultrazvučnu obradu i višestruke kompozitne metode [21]. Zhao Longzhi i dr. [22] koristio je metodu mehaničkog legiranja da stavi kompozitni prah u planetarni kuglični mlin za mljevenje kuglica, s omjerom kuglice i materijala od 3:1, brzinom rotacije od 200 o/min i vremenom mljevenja kugle od 10 h. Nakon završenog mljevenja kuglicom, stavljen je u sušnicu na potpuno sušenje u trajanju od 2 h, a zatim je obavljeno oblaganje kako bi se dobio obložni sloj sa ujednačenom disperzijom CNT-a. Zhang Nan et al. [23] su otkrili da niklovanje ne samo da može modificirati površinu CNT-a, već također igra određenu ulogu u poboljšanju disperzije CNT-a. Niklovanje može efikasno spriječiti oštećenje CNT-a pod laserskim zračenjem. Istovremeno, sloj nikla ima dobru kompatibilnost materijala sa amorfnim premazom na bazi željeza, čime se može postići dobra kombinacija CNT-a i amorfnog premaza na bazi željeza. Wang Tiancong i dr. [24] miješao je 1% niklovane CNT i amorfne prahove na bazi željeza u kugličnom mlinu u trajanju od 30 minuta pri brzini mljevenja kuglica od 150 r/min, i dobio kompozitni prah dobre cjevaste strukture i ujednačene disperzije. Također je otkriveno da bi predugo vrijeme mljevenja kuglicama oštetilo strukturu CNT-a i utjecalo na njen učinak kaljenja. Zhang Jiacheng et al. [25] prvo su dodali CNT u bezvodni etanol i ultrazvučno ih dispergirali 1 h, zatim dodali preostali prah u CNT disperziju, magnetski miješali na sobnoj temperaturi 30 minuta pri brzini od 500 o/min i na kraju izlili izmiješanu tečnost u prahu u kuglični mlin i mlevena 1 h pri brzini od 275 o/min. Zhao et al. [26] pripremili su CNT/Ti-6Al-4V kompozitne prahove korištenjem elektrostatičkog samosastavljanja. Kako bi se razbila aglomeracija CNT-a i učinila ih hidrofilnim, površina CNT-a je prvo kemijski modificirana, a zatim su CNT-ovi pročišćeni HNO3 12 h. Vanjski sloj CNT-a funkcionaliziran je mješavinom HNO3 i H2SO4 (volumenski omjer 1:3) pod ultrazvučnim djelovanjem i mehanički miješan na 323 K 4 do 6 h. Zatim su kiselinom tretirani CNT ultrazvukom dispergovani u etanolu, a prah Ti-6Al-4V je takođe dispergovan u etanolu. Nakon toga, dispergovani CNT su dodavani u kapima u suspenziju Ti-6Al-4V i mešani. 0.3 h, i konačno, dobijena suspenzija je potpuno sušena u peći za sušenje na 343 K tokom 24 h da bi se dobio kompozitni prah CNT/Ti-6Al-4V sa ujednačenom disperzijom CNT-a.

Ukratko, da li se CNT mogu ravnomjerno dispergirati u kompozitnom materijalu ima značajan utjecaj na kvalitetu oblikovanja sloja obloge. Razumnom prethodnom obradom CNT-a može se dobiti premaz ojačan CNT-om dobrog kvaliteta i odličnih performansi.

3 Utjecaj CNT-a na performanse kompozitnih premaza

3.1 Utjecaj CNT-a na tvrdoću i otpornost na habanje kompozitnih premaza

Uopšteno govoreći, tvrdoća materijala je proporcionalna njegovoj otpornosti na habanje. Povećanje tvrdoće sloja obloge također predstavlja poboljšanje otpornosti na habanje. Savalani i dr. [27] pripremili su kompozitne prevlake CNT/Ti s različitim sadržajem CNT-a na podlogama od čistog titana. Tvrdoća prevlake se povećavala s povećanjem sadržaja CNT-a. Kada je sadržaj CNT-a dostigao 20% (maseni udio), mikrotvrdoća sloja omotača porasla je za 600% u odnosu na čisti titan, dostigavši ​​1125HV0.5. Sa povećanjem sadržaja CNT-a, dubina habanja prevlake se brzo smanjivala. Poboljšanje tvrdoće kompozitnog premaza pripisuje se stvaranju tvrdih karbida. TiC se stvara in situ titanijumom u prahu i CNT-ima tokom procesa oblaganja. Čestice TiC su ravnomjerno raspršene u sloju obloge kako bi se oduprle dislokacijskom kretanju i odigrale ulogu jačanja disperzije. Fini TiC dendriti u sloju omotača ravnomjerno su raspoređeni u titanijumskoj matrici kako bi formirali mrežnu strukturu i ojačali granice zrna. Jačanje disperzije i jačanje granice zrna sloja obloge rade zajedno na poboljšanju tvrdoće i otpornosti na habanje sloja obloge. Li et al. [28] obložili su mješoviti prah od CNT-a i titanovog praha na titanijsku podlogu i izmjerili karakteristike habanja na visokim temperaturama sloja obloge na 500 °C. Rezultati su pokazali da prevlaka ojačana CNT ima veću otpornost na visokotemperaturnu otpornost na habanje od titanijumske matrice, a ona raste sa povećanjem sadržaja CNT-a, kao što je prikazano na slici 5. Prosječna vrijednost koeficijenta trenja armiranog premaza je niža i stabilniji. Glavni mehanizmi habanja titanijumske podloge pri visokim temperaturama su abrazivno trošenje, adhezivno trošenje, teška plastična deformacija i oksidacija, dok su glavni mehanizmi trošenja armiranog premaza adhezivno trošenje i oksidacija.

Pascua et al. [29] pripremio kompozitni premaz ojačan CNT-om na bazi nikla. U poređenju sa uzorkom bez CNT-a, dodavanje CNT-a može efikasno poboljšati mikrostrukturu i podstaći stvaranje tvrde faze Cr7C3. Mikrotvrdoća i otpornost na habanje premaza povećane su za 25%, odnosno 5.5%. Zhou Xiaowei et al. [30] pripremljen kompozitni premaz CNT/Ni60 na površini čelika 45. Kada je količina dodatka CNT-a bila 0.4% (maseni udio), dobiven je sloj obloge s najboljim performansama. Prosječna tvrdoća CNTs/Ni60 obložnog sloja može doseći 900HV0.3, što je 12.5% više od sloja obloge Ni60, količina habanja je smanjena za 50%, a koeficijent trenja je manji i stabilniji. Na habanoj površini sloja obloge Ni60 postoje tragovi oranja i ljuštenja, dok je površina sloja obloge od CNT/Ni60 vrlo glatka sa samo blagim tragovima habanja. CNT povećavaju gustinu sloja obloge. Izbjegli atomi C reagiraju s metalnim elementima u leguri i formiraju karbidnu (Cr2C) fazu ojačanja, koja je ravnomjerno raspoređena u sloju obloge i igra ulogu disperzijskog ojačanja. Zbog efekta samopodmazivanja CNT-a, tokom procesa trenja na površini sloja obloge će se formirati gusti zaštitni film, koji blokira direktan kontakt između frikcionih parova [31], čime se poboljšava otpornost premaza na habanje. Zhao Longzhi i dr. [22] pripremljen kompozitni premaz CNTs/SiC/Ni60A na površini čelika 45. Tvrdoća i otpornost na habanje prevlake se prvo povećavaju, a zatim smanjuju sa promjenom sadržaja CNT-a. Kada je količina dodatka CNT-a iznosila 3% (maseni udio), dostigla je ekstremnu vrijednost, s najvećom tvrdoćom koja je dostigla 1 058.3HV0.2, najnižim koeficijentom trenja 0.181, a najmanjom količinom habanja koja je dostigla 0.001 1 g.

Zhang Peng et al. [32] je pripremio sloj omotača TiO2-CNTs/FeNi36, u kojem su CNT presvučeni TiO2, a količina dodatka bila je 0.5%, 1%, 1.5% i 2% (maseni udio, isti dolje). Tvrdoća kompozitnog premaza se povećavala s povećanjem sadržaja CNT-a i konačno je imala tendenciju da bude stabilna (~315HV), što je 2.5 puta više od tvrdoće neojačanog premaza. Specifična čvrstoća i specifična krutost CNT-a su izuzetno visoke. Dodatak CNT-a može efikasno poboljšati sposobnost premaza da se odupre deformaciji. Štaviše, CNT su presvučeni TiO2 i ne mogu se lako oštetiti laserom, koji može zadržati više CNT-a, čime se poboljšava tvrdoća sloja obloge. Pei et al. [33] pripremili su funkcionalni gradijent kompozitni premaz CNT/hidroksiapatit (HA). CNT-ovi su ravnomjerno raspoređeni u kompozitnom premazu kako bi se formirala međusobno povezana mreža. Mikrotvrdoća prevlake se povećavala s povećanjem sadržaja CNT-a. Kada je dodatak CNT-a dostigao 5%, tvrdoća prevlake se mogla povećati za 46.8%. Yang Lijun i dr. [34] je prethodno pripremio jednoličan i gust CNT predpremaz na površini TC4 i pripremio sloj CNT/Ti laserskog oblaganja. Površinska tvrdoća sloja obloge od CNT-a bila je 35% veća od tvrdoće površine podloge, a koeficijent trenja je smanjen na najniži 0.4. CNTs su promovirali rafiniranje zrna tokom skrućivanja rastopljenog bazena, čime su poboljšali tvrdoću premaza. He et al. [35] pripremio je 5% CNTs+TiC obložni sloj na površini TC4. Vrijednost mikrotvrdoće vrha obložnog sloja dostigla je maksimum od 2800HV0.5. Što je bliže dnu sloja omotača, bilo je manje TiC dendrita, a tvrdoća se postepeno smanjivala na 500HV0.5. Koeficijent trenja obložnog sloja iznosio je 0.467, što je 27% niže od koeficijenta trenja podloge TC4 (0.637). Morfologija habanja podloge i obložnog sloja prikazana je na slikama 6 i 7. Mehanizam trošenja TC4 podloge je uglavnom plastična deformacija i oranje, a mehanizam trošenja obložnog sloja je uglavnom abrazivno trošenje.

Ukratko, dodavanje CNT-a pospješuje stvaranje faze ojačanja karbida u premazu, oplemenjuje strukturu zrna, učinkovito poboljšava tvrdoću i otpornost na habanje premaza, smanjuje koeficijent trenja premaza i poboljšava oblik habanja premaza.

3.2 Utjecaj CNT-a na čvrstoću, plastičnost i žilavost premaza

CNT imaju izuzetno visoku mehaničku čvrstoću, a njihov modul elastičnosti i vlačna čvrstoća mogu doseći 1 TPa odnosno 200 GPa [36]. Dodavanje CNT-a u sloj obloge može poboljšati čvrstoću, plastičnost i žilavost premaza do određene mjere. Chen et al. [37] pripremio kompozitni premaz IN718/NiPCNT. Tipična morfologija pukotina od ukapljivanja proizvedena je u premazu IN718/10NiPCNT, kao što je prikazano na slici 8. Iako pukotine i dalje postoje, njihova dužina je znatno skraćena. Kao što je prikazano na slici 9, premošćivanje dodanih CNT-a sa Lavesovim česticama i područjem dendritnog vezivanja poboljšava prijenos naprezanja u interdendritskom području, što može efikasno smanjiti osjetljivost premaza na pukotine. U poređenju sa premazom IN718, nakon dodavanja 5% i 10% CNT-a, napon tečenja prevlake je povećan za 3.6% i 26.3%, respektivno, a granična vlačna čvrstoća povećana je za 2.5% i 16.7%, respektivno, ali se istezanje smanjilo od 22.7% prema 18.1% i 14.7%, respektivno. Dodavanje CNT-a dovelo je do formiranja eutektičke Lavesove faze, što je poboljšalo mehaničku čvrstoću materijala, ali i smanjilo duktilnost materijala. Yu et al. [38] pripremili su CNT ojačane Al-Si10Mg kompozite selektivnim laserskim topljenjem. Prosječna granica popuštanja neojačanog materijala iznosila je 329 MPa i 9%, dok su kod armiranog materijala 380 MPa, odnosno 7%. Liu et al. [39] pripremili CNTs/AlSi10Mg kompozite selektivnim laserskim topljenjem. U usporedbi s AlSi10Mg premazima, poboljšana je prosječna vlačna čvrstoća, granica popuštanja i istezanje prevlaka ojačanih CNT-om. Wang Tiancong i dr. [24] pripremili su niklovane CNT (sadržaj 0%, 0.25%, 0.5% i 1%) kaljene amorfne premaze na bazi željeza. S povećanjem sadržaja CNT-a, duljina pukotine dobivena metodom utiskivanja nastavila je opadati, a žilavost prevlake na lom se nastavila povećavati, dosegnuvši maksimalno 7.67 MPa·m1/2. CNT ravnomerno dispergovani u premazu u potpunosti su ispoljili svoj efekat jačanja finih zrna i mehanizam prenosa opterećenja. Efekt premošćavanja CNT-a efektivno je inhibirao stvaranje pukotina, a čvrstoća, plastičnost i žilavost premaza su do određene mjere poboljšane.

3.3 Utjecaj CNT-a na otpornost kompozitnih premaza na koroziju

Dodavanje CNT-a u određenoj mjeri poboljšava otpornost sloja na koroziju. CNT-ovi sačuvani tokom procesa oblaganja ravnomjerno su raspoređeni u sloju oblaganja, formirajući jednoliko raspoređenu međusobno povezanu mrežu, koja može premostiti pore i pukotine u premazu, čime se poboljšava njegova otpornost na koroziju.

Yuan et al. [40] koristio je tehnologiju laserskog oblaganja velike brzine za pripremu amorfnih kompozitnih premaza na bazi željeza ojačanih CNT-om prevučenih niklom na površini čelika 45. Dodatne količine CNT-a bile su 0%, 0.25%, 0.5% i 1% (maseni udio), respektivno. Sa povećanjem dodatka CNT-a, potencijal samokorozije premaza postupno se povećavao, gustoća struje korozije se postepeno smanjivala, a otpornost premaza na koroziju je poboljšana. Mehanizam korozije prevlake prikazan je na slici 10. Dio CNT-a se skuplja u porama, premošćuje defekte pora u prevlaci, smanjuje mogućnost stvaranja galvanskih ćelija oko pora i usporava brzinu korozije; drugi dio CNT-a će postojati u pukotinama kako bi premostio pukotine, proširenje pukotine je ograničeno, a put korozije je smanjen; pročišćeni CNT će ukloniti statičke čestice katalizatora, inhibirati stvaranje centara korozije i na taj način poboljšati otpornost premaza na koroziju.

Zhou Xiaowei et al. [41] pripremili su CNT poboljšani sloj Ni60 laserskog oblaganja na površini A3 čelika. Odnos između brzine korozije i vremena sloja omotača s različitim sadržajem CNT-a prikazan je u tablici 1. Kada je sadržaj CNT-a 0.3%, premaz ima najbolju otpornost na koroziju. U poređenju sa čistim Ni60 slojem obloge, otpornost na koroziju je više nego udvostručena, a na korodiranoj površini pojavljuje se samo mali broj plitkih udubljenja; dok se na Ni60 premazu pojavljuju očigledne rupice i korozija je neujednačena. S jedne strane, zadržani CNT čine premaz gušćim, izoluju korozivni medij i ubrzavaju pasivizaciju legure na bazi nikla; s druge strane, faza ojačanja koja se formira tokom procesa oblaganja ravnomjerno se raspršuje u sloju oblaganja, čime se sprječava rast korozijskih jama i poboljšava otpornost premaza na koroziju.

Wu et al. [42] TiC-Cr7C3-CNTS metalokeramički premaz na površini od nerđajućeg čelika 304. Obložni sloj ima veću otpornost na koroziju od podloge. Što se tiče morfologije korozije, na površini podloge će se formirati mnoge korozijske jame, ali na premazu se ne nalaze rupice. TiC, Cr7C3 i CNTs ojačanja u premazu su ravnomjerno raspoređena u sloju obloge, efikasno sprječavajući pojavu rupa. Gore navedene studije pokazuju da ujednačena disperzija CNT-a i različitih faza ojačanja u premazu efikasno izoluje korozivni medij, smanjuje put korozije, sprečava rast korozijskih jama i efikasno poboljšava otpornost premaza na koroziju.

4 Zaključak i izgledi

S razvojem i primjenom tehnologije laserskog oblaganja, istraživanje upotrebe CNT-a kao faze ojačanja za poboljšanje performansi premaza za lasersko oblaganje postiglo je određeni napredak, ali je učinak premaza još uvijek na određenoj udaljenosti od očekivanih rezultata, a postoji još ima puno prostora za razvoj. Ovaj rad sumira i analizira istraživanja laserskih obloga kompozitnih prevlaka ojačanih CNT-om sa aspekta mehanizma ojačanja CNT-a na prevlaci, količine dodavanja i metode disperzije CNT-a, te utjecaja CNT-a na mehanička svojstva, tribološka svojstva i koroziju. otpornost kompozitnog premaza.

(1) Mehanizam ojačanja CNT-a na premazima za lasersko oblaganje može se podijeliti u četiri aspekta: ojačanje druge faze, finozrnasto ojačanje, dislokacijsko ojačanje i mehanizam prijenosa opterećenja. Jačanje CNT-a na performanse premaza rezultat je kombinovanog efekta gornja četiri mehanizma.
(2) Količina i disperzibilnost CNT-a igraju vitalnu ulogu u smanjenju defekata u sloju obloge i poboljšanju kvaliteta sloja obloge. Prekomjerni CNT su skloni aglomeraciji i teško se raspršuju, što rezultira defektima kao što su pore i pukotine u sloju laserske obloge.
(3) Dodavanje odgovarajuće količine CNT-a može efikasno poboljšati tvrdoću, otpornost na habanje, čvrstoću, plastičnost i žilavost premaza za lasersku oblogu i poboljšati otpornost premaza na koroziju.

CNT se vrlo lako aglomeriraju, što ih čini izuzetno teškim za ravnomjerno raspršivanje u premazu. Stoga je njihova dodana količina uvijek bila vrlo mala, a disperzibilnost CNT-a je postala veliki problem koji ograničava njegov razvoj. Osim toga, problem je i reakcija međusklopa između CNT-a i supstrata. Intenzitet reakcije interfejsa ima veliki uticaj na efekat premošćavanja i mehanizam prenosa opterećenja interfejsa. S obzirom na to, u budućnosti se mogu razmotriti dalja istraživanja u sljedećim aspektima:
(1) Pronađi nove metode prethodnog tretmana CNT-a kako bi se smanjila tendencija aglomeracije CNT-a i poboljšala sposobnost disperzije CNT-a u kompozitnim premazima.
(2) Razviti univerzalnu kvantitativnu shemu za procjenu disperzibilnosti CNT-a kako bi se uporedila sposobnost različitih procesa da rasprše CNT u mikrostrukturama.
(3) Provesti istraživanje interfejsa između CNT-a i matrice. Proučite fazni sastav međufaznog sloja između CNT-a i matrice, snagu veze između CNT-a i faze ojačanja, te njegov mehanizam poboljšanja.