Baja tahan karat Cr-Ni memiliki ketahanan terhadap korosi lingkungan yang sangat baik dan telah banyak digunakan di bidang perminyakan, industri kimia, dirgantara, teknik kelautan, dll. Diantaranya, baja tahan karat 304 memiliki ketahanan korosi dan ketahanan panas yang baik, dan banyak digunakan dalam industri modern. Namun, dalam lingkungan industri yang sangat korosif dan atmosfer yang sangat tercemar seperti asam anorganik, ketahanan terhadap korosi pada bodinya masih belum dapat memenuhi persyaratan, dan masa pakainya perlu diperpanjang dengan teknologi perlindungan lapisan permukaan. Teknologi pelapisan permukaan modern seperti deposisi uap, perlakuan panas kimia, pelapisan listrik, penyemprotan termal, dan pelapisan laser merupakan metode penting untuk meningkatkan ketahanan korosi pada permukaan material. Penelitian telah menemukan bahwa lapisan yang seragam dan padat dapat dibuat dengan teknik pelapisan listrik dan deposisi uap, dan lapisan tersebut memiliki kemurnian tinggi dan komposisi yang dapat dikontrol. Meng dkk. menyiapkan lapisan Zn-Fe superhidrofobik padat pada permukaan paduan magnesium dengan pelapisan listrik. Lapisan ini menunjukkan pembersihan mandiri yang sangat baik, ketahanan aus, dan ketahanan terhadap korosi. Dibandingkan dengan substrat paduan magnesium, ketahanan korosi lapisan meningkat sebesar 87%. Shan dkk. mendepositkan lapisan CrN dan CrSiN pada baja tahan karat 316L, yang meningkatkan kekerasan permukaan, meningkatkan ketahanan korosi air laut, dan sifat tribologi material. Pelapisan dibuat dengan perlakuan panas kimia, penyemprotan termal, dan metode lainnya, dan keakuratan serta ketebalan permukaan dapat dikontrol, prosesnya sederhana dan mudah dioperasikan. Xun Qingting dkk. memperkuat permukaan baja GCr15 dengan perlakuan panas kimia, dan kekerasannya meningkat pesat, dan ketebalan lapisan yang mengeras mencapai 0.25 mm. Liu dkk. berhasil menyiapkan pelapis Ag-BN dengan penyemprotan plasma, yang mengurangi koefisien gesekan pelapis dan meningkatkan ketahanan ausnya.

Pelapis yang dibuat dengan teknologi pelapisan listrik dan pengendapan uap memiliki kekuatan ikatan yang lemah dengan substrat dan ketebalan yang tipis. Permukaan lapisan semprotan termal kasar dan memiliki porositas besar. Perlakuan panas kimiawi memiliki persyaratan tinggi untuk bahan substrat, dan pelapisan sulit untuk memenuhi persyaratan operasi kerja jangka panjang. Dibandingkan dengan teknologi perawatan permukaan lainnya, teknologi pelapisan laser memiliki keunggulan berupa efisiensi tinggi, pengenceran rendah, dan ikatan metalurgi yang baik. Hal ini sering digunakan untuk menyiapkan pelapis berkualitas tinggi dengan kekerasan tinggi, ketahanan aus yang kuat, dan ketahanan korosi, yang dapat mencapai tujuan perbaikan dan modifikasi permukaan benda kerja.

Teknologi kelongsong laserumumnya menggunakan serbuk logam, serbuk keramik, dan serbuk komposit logam-keramik sebagai bahan pelapis. Serbuk logam memiliki keterbasahan yang baik dengan bahan substrat dan lebih mudah membentuk ikatan metalurgi yang erat, sehingga meningkatkan kinerja proses pembentukan lapisan. Ouyang Changyao dkk. bubuk berbasis kobalt Stellite12 berlapis laser pada permukaan baja tahan karat 304 dan mempelajari struktur mikro, distribusi elemen, fase dan sifat lapisan. Hasil penelitian menunjukkan kualitas permukaan pelapisan baik dan tidak terdapat cacat yang nyata. Ini membentuk ikatan metalurgi dengan substrat, dan ketahanan korosi jauh lebih baik dibandingkan dengan substrat. Yang Wenbin dkk. [23] menyiapkan dua jenis pelapis logam berbahan dasar besi dan kobalt pada permukaan baja roda ER8. Permukaan lapisannya seragam dan padat, membentuk ikatan metalurgi yang baik. Sampel baja roda yang diperbaiki semuanya menunjukkan ketahanan aus dan ketahanan korosi yang baik. Dibandingkan dengan logam, keramik memiliki kekerasan yang lebih tinggi, serta ketahanan aus, ketahanan korosi, ketahanan panas, dan ketahanan oksidasi suhu tinggi yang lebih baik. Karena sifat fisik dan kimia keramik, seperti modulus elastisitas dan koefisien muai panas, sangat berbeda dengan logam, cacat seperti retakan dan pori-pori mudah timbul selama proses pembentukan kelongsong, sehingga mempengaruhi kekuatan ikatan antara lapisan dan lapisan. substrat, sehingga menurunkan kualitas dan kinerja permukaan. Wang Ran dkk. memecahkan masalah lapisan keramik Al2O3-ZrO2, seperti kerapuhan tinggi dan mudah retak, sampai batas tertentu dengan memanaskan substrat terlebih dahulu. Setelah pemanasan awal pada suhu 300 °C, sensitivitas retak lapisan berkurang secara signifikan, namun retakan masih ada. Penelitian telah menunjukkan bahwa penggunaan pelapis komposit logam-keramik dapat mengatasi masalah kemacetan pelapisan keramik. Serbuk komposit logam-keramik memiliki ketangguhan dan kemampuan proses yang baik dibandingkan serbuk logam, serta kekerasan yang tinggi, ketahanan aus, dan ketahanan korosi pada bahan serbuk keramik. Dengan memilih jenis bubuk logam dan keramik yang berbeda dan menyesuaikan rasio komposisi keduanya, pelapis komposit logam-keramik dengan sedikit cacat dan kekuatan ikatan yang tinggi dapat dibuat. Senyawa intermetalik dan partikel penguat keramik yang tidak meleleh dalam struktur pelapis mendukung fungsi spesifik pelapis komposit (seperti ketahanan korosi, ketahanan aus, ketahanan oksidasi suhu tinggi, dll.). Serbuk komposit logam-keramik yang umum digunakan antara lain serbuk komposit berbahan dasar Fe, Co, dan Ni yang diperkuat dengan partikel keramik seperti WC, SiC, dan Al2O3, yang banyak digunakan untuk membuat pelapis komposit logam-keramik dengan kekerasan tinggi, ketahanan aus, dan ketahanan aus. ketahanan korosi yang kuat. Diantaranya, keramik Al2O3 memiliki titik leleh yang tinggi, kekerasan yang tinggi, koefisien muai panas yang kecil, serta kestabilan fisik dan kimia yang kuat. Sarjana dalam dan luar negeri telah melakukan penelitian ekstensif tentang pelapis keramik Al2O3. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pelapis keramik Al2O3 murni mempunyai permasalahan seperti porositas yang besar dan kekuatan rekat yang lemah. Zhou Jianzhong dkk. menyiapkan pelapis komposit logam-keramik Fe2 yang diperkuat keramik Al3O901 menggunakan pelapis laser, yang secara efektif meningkatkan kekerasan dan ketahanan aus lapisan. Ni memiliki keuletan yang baik dan efek ikatan yang baik. Dengan menambahkan Ni, efisiensi pengendapan dan sifat mekanik lapisan dapat ditingkatkan secara efektif, dan kekuatan pengikatan partikel Al2O3 pada lapisan komposit dapat ditingkatkan. Lapisan komposit berbasis Ni yang disempurnakan dengan Al2O3 memiliki kekerasan dan kekuatan ikatan yang tinggi, serta menunjukkan karakteristik perlindungan permukaan yang baik. Saat ini, penelitian tentang lapisan komposit Ni-Al2O3 terutama berfokus pada ketahanan aus dan mekanisme terkait, dan hanya ada sedikit laporan tentang ketahanan korosi lapisan tersebut. Dalam makalah ini, metode bubuk yang telah ditentukan sebelumnya digunakan untuk menyiapkan lapisan komposit keramik logam Ni-Al2O3 pada permukaan baja tahan karat dengan teknologi pelapisan laser, untuk menggabungkan stabilitas kimia tinggi logam Ni dengan efek penguatan kekerasan tinggi Al2O3, sangat mengurangi laju reaksi korosi, dan meningkatkan kekerasan permukaan material, sehingga mencapai tujuan ganda yaitu meningkatkan ketahanan korosi dan kekerasan permukaan baja tahan karat 304.

1 Eksperimen

Bahan 1.1
Substrat pelapis laser adalah baja tahan karat 304, dan komposisi kimianya (berdasarkan fraksi massa) adalah: S 0.002%, P 0.042%, C 0.07%, Si 0.89%, Mn 1.92%, Ni 8.1%, Cr 18.2%, dan keseimbangan adalah Fe. Ukurannya 200 mm×150 mm×15 mm, dan struktur mikro substrat ditunjukkan pada Gambar 1. Serbuk pelapis adalah bubuk Ni komersial dengan kemurnian tinggi (ukuran partikel rata-rata 100 nm, kemurnian 99.0%) dan bubuk Al2O3 (rata-rata ukuran partikel 2 μm, kemurnian 98.0%). Serbuk yang telah tercampur dicampur dalam penggiling horizontal QM-1 dengan kecepatan penggilingan 250 putaran/menit selama 6 jam agar serbuk tercampur rata. Sebelum pelapisan, bubuk campuran ditempatkan dalam oven pengering vakum pada suhu 150 °C selama 3 jam untuk menghilangkan kelembapan. Sebelum pelapisan, permukaan substrat dipoles dengan amplas SiC dan permukaan substrat dibersihkan dengan aseton untuk menghilangkan lemak. Substrat dipanaskan terlebih dahulu hingga 300 °C untuk mengurangi tekanan termal yang disebabkan oleh gradien suhu yang sangat besar antara substrat dan lapisan. Untuk memastikan stabilitas lapisan komposit, pelapisan laser dilakukan menggunakan bubuk yang telah ditentukan sebelumnya, dan ketebalan bubuk yang telah ditentukan sebelumnya adalah 0.9 mm.

1.2 Persiapan pelapisan
Peralatan kelongsong menggunakan sistem manufaktur cerdas laser JHL-1GX-2000 dengan daya maksimum 2 kW. Parameter proses pelapisan: daya laser 1.2 kW, diameter titik 3 mm, dan kecepatan pemindaian 350 mm/menit. Setelah pelapisan selesai, sampel didinginkan secara alami hingga suhu kamar. Sampel dipotong sepanjang penampang lapisan komposit dengan pemotongan kawat, dan sampel dibersihkan dalam etanol anhidrat menggunakan pembersih ultrasonik untuk mendapatkan spesimen metalografi. Setelah digiling dan dipoles, sampel digores selama 25 detik menggunakan larutan campuran yang terdiri dari HCl (fraksi volume 75%) dan HNO3 (fraksi volume 25%).

1.3 Morfologi pelapisan dan karakterisasi fase
Struktur mikro substrat diamati dengan mikroskop optik (OM) Eclipse MA200, dan morfologi lapisan komposit serta permukaan korosinya diamati dengan mikroskop elektron pemindaian (SEM) VEGA3 dengan spektrometer dispersi energi (EDS), dan energi. analisis spektrum dilakukan. Komposisi fase pelapisan komposit dianalisis dengan difraktometer sinar-X multifungsi (XRD, tegangan 40 kV, arus 200 mA, sudut difraksi 2θ 20°~80°).

1.4 Karakterisasi kinerja pelapisan
Kekerasan mikro penampang lapisan komposit diuji dengan alat uji kekerasan mikro HV 1000A, dengan massa pembebanan 400 g dan waktu pemuatan 30 detik. Jarak antara setiap posisi pengukuran adalah 0.1 mm. Untuk kelompok sampel yang sama, diuji 3 titik pada jarak yang sama dari permukaan lapisan, dan diambil nilai rata-ratanya.
Lapisan komposit ditutup dengan lem organik, memperlihatkan permukaan 1 mm2, dan sampel korosi dibuat. Sampel korosi ditempatkan dalam 1 mol/L asam klorida encer dan direndam dalam korosi pada suhu kamar selama 5 jam. Setelah menghilangkan produk korosi, ditimbang, dan laju korosi kehilangan berat lapisan komposit dihitung dengan menggunakan kehilangan berat korosi: VL= (m1-m0)/t.
Dimana m1 adalah massa sampel sebelum korosi, m0 adalah massa sampel setelah korosi, dan t adalah waktu korosi. Stasiun kerja elektrokimia Ametek Parstat 4000 digunakan untuk menguji kurva polarisasi potensiodinamik permukaan sampel korosi lapisan komposit 1 mm2. Media korosi adalah larutan asam klorida encer 1 mol/L, elektroda acuan adalah elektroda Ag/AgCl, elektroda bantu adalah elektroda Pt, dan elektroda kerja adalah sampel korosi 1 mm2. Setelah direndam pada potensial rangkaian terbuka selama 60 menit, pengujian dilakukan setelah stabilisasi. Uji polarisasi potensiodinamik dilakukan pada kisaran −1.5~1.5 pada kecepatan pemindaian 1 mV/s, dan potensi korosi serta kerapatan arus korosi pada lapisan komposit dipasang.

2 Hasil dan diskusi

2.1 Morfologi lapisan dan analisis fasa
Struktur mikro penampang lapisan komposit Ni-25%Al2O3 ditunjukkan pada Gambar 2. Terlihat dari Gambar 2a, lapisan komposit memiliki struktur yang seragam, tidak ada cacat yang terlihat jelas seperti pori-pori dan retakan, serta terdapat area ikatan metalurgi yang jelas antara lapisan komposit dan substrat. Pelapisan komposit dapat dibagi menjadi tiga bagian: lapisan kelongsong (CL), zona ikatan metalurgi (MBZ) dan zona yang terpengaruh panas (HAZ). Seperti ditunjukkan pada Gambar 2b, struktur di bagian bawah zona CL adalah kristal seluler halus. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2c, pusat zona CL adalah kristal berbentuk kolom dengan pertumbuhan terarah. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2d, struktur di bagian atas zona CL adalah kristal ekuivalen halus. Karena sinar laser memindai bubuk dalam waktu yang sangat singkat dan suhu turun dengan cepat, lapisan komposit mengeras dan mendingin dengan cepat, membentuk struktur yang relatif seragam dan halus. Menurut teori pemadatan, morfologi struktur yang dipadatkan ditentukan oleh faktor stabilitas (G/R) antarmuka padat-cair, dimana G adalah gradien suhu dan R adalah laju pemadatan. Bagian bawah zona CL dekat dengan substrat, dengan laju pendinginan yang cepat dan tingkat pendinginan yang tinggi, membentuk kristal seluler yang halus. Selama proses pemadatan, laju pendinginan yang tegak lurus terhadap antarmuka ikatan adalah yang tercepat, dan laju kristalisasi butiran adalah yang tercepat. Oleh karena itu, kristal kolumnar dihasilkan di tengah zona CL sepanjang arah tegak lurus terhadap antarmuka, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2c. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2d, bagian atas zona CL bersentuhan dengan udara, laju pendinginan cepat, pendinginan bawah besar, dan laju pendinginan ke segala arah sama, menghasilkan kristal-kristal ekuaks halus. Selama proses pemadatan, laju pendinginan yang berbeda menyebabkan struktur mikro yang berbeda. Berdasarkan karakteristik peleburan dan pemadatan yang cepat dari kelongsong laser, struktur lapisan komposit disempurnakan secara signifikan dibandingkan dengan substrat. Hasil analisis pemindaian permukaan EDS lapisan komposit (Gambar 2) ditunjukkan pada Gambar 3. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3a~c, unsur Fe dan Cr terdistribusi secara merata di lapisan dan substrat, dan Ni terutama terdistribusi di zona CL. Unsur Al dan O (masing-masing seperti ditunjukkan pada Gambar 3d dan e) sebagian besar didistribusikan di bagian atas zona CL, membuktikan bahwa partikel Al2O3 sebagian besar didistribusikan di bagian atas zona CL, dan lapisan komposit terdiri dari logam. lapisan dan lapisan keramik. Kunci pembentukan lapisan komposit logam-keramik adalah dispersi Ni dan Al2O3 dalam bubuk, dan perbedaan penyerapan energi laser. Ketika laser berenergi tinggi memindai bubuk komposit, bubuk dan permukaan substrat langsung meleleh karena suhu tinggi. Karena titik leleh Al2O3 lebih tinggi daripada Ni, sebagian besar energi laser diserap oleh bubuk Ni, dan bubuk Ni meleleh seluruhnya. Sebagian serbuk Al2O3 sedikit meleleh, namun Al2O3 tetap berbentuk butiran. Setelah laser berenergi tinggi memindai bubuk, bubuk Ni dan substrat meleleh seluruhnya untuk membentuk genangan cair. Konveksi yang kuat dihasilkan di kolam cair, dan partikel Al2O3 tersebar secara merata. Karena kepadatan partikel Al2O3 lebih rendah dibandingkan dengan fase logam, mereka terutama didistribusikan di bagian atas lapisan komposit (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4), membentuk lapisan keramik. Senyawa intermetalik didistribusikan dalam lapisan komposit membentuk lapisan logam. Karena Ni memiliki kemampuan pembasahan yang baik dengan matriks logam, area ikatan metalurgi yang baik terbentuk, sehingga lapisan komposit terikat lebih kuat pada substrat.

Untuk mengetahui komposisi fasa lapisan komposit Ni-25%Al2O3, lapisan komposit dianalisis dengan XRD. Hasilnya ditunjukkan pada Gambar 5. Fase pelapisan komposit terutama terdiri dari larutan padat Al2O3, Fe-Ni, dan Fe-Ni-Cr. Karena jari-jari atom Fe sangat dekat dengan Cr dan Ni, Fe akan meleleh dan berdifusi di bawah iradiasi laser berenergi tinggi, dan bergabung dengan Cr dan Ni untuk membentuk larutan padat Fe-Ni dan Fe-Ni-Cr, yang ada sebagai austenit pada suhu tinggi dan berubah menjadi martensit setelah pendinginan. Adanya larutan padat Fe-Ni dan Fe-Ni-Cr menunjukkan bahwa matriks dan serbuk Ni telah meleleh seluruhnya, dan Fe dalam matriks telah terdifusi sempurna ke dalam kolam lelehan. Jika digabungkan dengan analisis SEM dan EDS, terlihat bahwa partikel keramik Al2O3 belum meleleh seluruhnya, dan sebagian besar masih ada dalam bentuk partikel, yang semakin membuktikan adanya fasa keramik Al2O3.

Penampang dan morfologi permukaan lapisan komposit Ni-x%Al2O3 ditunjukkan pada Gambar 6. Seperti terlihat pada Gambar 6a, c, e, dan g, penampang lapisan komposit Ni, Ni-15%Al2O3, dan Lapisan komposit Ni-25%Al2O3 padat dan tidak memiliki cacat yang jelas. Partikel Al2O3 sedikit meleleh di bawah iradiasi laser berenergi tinggi, menunjukkan struktur butiran tidak beraturan berwarna abu-abu muda. Partikel Al2O3 yang sedikit meleleh menghasilkan efek penjepitan di bawah aksi ikatan larutan padat Fe-Ni dan Fe-Ni-Cr, dan digabungkan lebih kuat, sehingga meningkatkan efek pembentukan lapisan komposit. Dengan meningkatnya kandungan Al2O3, jumlah partikel Al2O3 pada lapisan komposit secara bertahap meningkat. Pada penampang lapisan komposit Ni-35%Al2O3, pori-pori lebih banyak ditemukan, partikel Al2O3 menggumpal, dan partikel Al2O3 serta senyawa intermetalik menghasilkan pori-pori yang tidak menyatu dengan kuat sehingga mudah menyebabkan pengurangan kinerja lapisan komposit. Seperti terlihat pada Gambar 6b, d, f, dan h, tidak terdapat cacat yang nyata pada permukaan lapisan komposit Ni, Ni-15%Al2O3, dan Ni-25%Al2O3, sedangkan terdapat retakan dan pori-pori yang terlihat jelas pada permukaan. Ni-35%Al2O3
pelapis komposit. Retakan tersebut terutama disebabkan oleh tegangan berlebih akibat aglomerasi partikel Al2O3 dan distribusi unsur yang tidak merata. Karena karakteristik peleburan lapisan komposit yang cepat, gas yang dihasilkan oleh reaksi unsur seperti C dan S dengan O tidak memiliki waktu untuk keluar sehingga membentuk pori-pori. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6, setelah menambahkan Al2O3 dalam jumlah yang sesuai, permukaan lapisan komposit menjadi padat dan tidak memiliki cacat yang jelas; setelah penambahan Al2O3 yang berlebihan, lapisan komposit rentan terhadap cacat seperti pori-pori dan retak.

2.2 Analisis kekerasan mikro
Kurva perubahan kekerasan mikro penampang lapisan komposit Ni-x%Al2O3 sepanjang arah kedalaman ditunjukkan pada Gambar 7. Kekerasan mikro substrat sekitar 164HV, dan kekerasan mikro lapisan komposit dapat mencapai hingga 1026.3 HV. Kekerasan mikronya antara 760HV dan 1HV, yaitu 026 hingga 4 kali lebih tinggi dibandingkan substrat. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5, kekerasan mikro lapisan komposit menurun tajam setelah meningkat secara bertahap. Hal ini karena terdapat beberapa cacat pada permukaan dangkal lapisan komposit, yang mengakibatkan rendahnya kekerasan mikro pada permukaan; struktur mikro di dalam lapisan komposit seragam dan halus, dengan sedikit cacat, dan terdapat banyak fase keras, dan kekerasan mikro secara bertahap meningkat; kekerasan mikro pada daerah yang dekat dengan substrat menurun tajam hingga mendekati kekerasan mikro substrat. Dengan meningkatnya kandungan Al7O2, kekerasan mikro lapisan komposit meningkat terlebih dahulu dan kemudian menurun. Ketika fraksi massa Al3O2 adalah 3%, kekerasan mikro lapisan komposit mencapai nilai tertinggi. Kekerasan lapisan komposit berhubungan dengan kualitas permukaan dan kandungan Al25O2. Dikombinasikan dengan analisis morfologi dan fase lapisan komposit, alasan utamanya adalah: pertama, lapisan komposit kelongsong laser menghasilkan pendinginan bawah tingkat besar selama proses pendinginan cepat, sehingga menyempurnakan struktur mikro lapisan, memainkan peran penguatan butiran halus pada lapisan komposit, dan secara signifikan meningkatkan kekerasan mikro lapisan komposit; kedua, efek penguatan larutan padat dari fase keras Fe-Ni dan Fe-Ni-Cr meningkatkan kekerasan mikro lapisan komposit. Dikombinasikan dengan hasil EDS (Gambar 3), terlihat bahwa kandungan Ni dan Cr pada lapisan komposit tinggi, dan atom Fe pada matriks leleh mengalami difusi elemen pada lapisan komposit. Ni dan Cr mudah larut dalam Fe membentuk larutan padat keras; ketiga, partikel keramik Al3O2 dengan kekerasan tinggi tersebar dalam lapisan komposit, yang selanjutnya meningkatkan kekerasan mikro lapisan komposit. Ketika fraksi massa Al3O2 mencapai 3%, cacat seperti pori-pori dan retakan muncul pada permukaan lapisan komposit, yang mengurangi kekerasan mikro lapisan komposit. Terlihat bahwa peningkatan kekerasan mikro lapisan komposit Ni-x%Al35O2 (x≤3) mendapat manfaat dari efek gabungan penghalusan butiran, penguatan larutan padat, dan penguatan partikel.

2.3 Analisis ketahanan korosi lapisan
Laju korosi kehilangan berat lapisan komposit Ni-x%Al2O3 setelah perendaman dalam 1 mol/L asam klorida encer selama 5 jam ditunjukkan pada Gambar 8. Terlihat pada Gambar 8, dengan bertambahnya kandungan Al2O3 maka berat Laju korosi yang hilang menunjukkan kecenderungan mula-mula menurun dan kemudian meningkat, dan ketahanan terhadap korosi menunjukkan kecenderungan mula-mula meningkat dan kemudian melemah. Laju korosi kehilangan berat lapisan komposit Ni-25%Al2O3 paling kecil dan ketahanan korosinya paling baik. Kurva polarisasi dan data fitting pelapis komposit Ni-x%Al2O3 ditunjukkan pada Gambar 9. Terlihat pada Gambar 9, kurva polarisasi pelapis komposit Ni-x%Al2O3 memiliki bentuk yang serupa. Dengan bertambahnya kandungan Al2O3, potensi korosi menunjukkan kecenderungan mula-mula meningkat dan kemudian menurun, dan rapat arus korosi menunjukkan kecenderungan mula-mula menurun dan kemudian meningkat. Lapisan komposit Ni-25%Al2O3 memiliki potensi korosi tertinggi dan rapat arus korosi terendah. Potensi korosi menunjukkan kecenderungan korosi pada material. Semakin besar potensi korosi pada lapisan komposit, semakin kecil kemungkinan terjadinya korosi. Kepadatan arus korosi dan laju korosi menunjukkan kualitas ketahanan korosi material. Semakin kecil rapat arus korosi dan laju korosi pada lapisan komposit maka semakin baik pula ketahanan korosi pada lapisan komposit tersebut. Data uji korosi perendaman dan uji elektrokimia lapisan komposit menunjukkan bahwa rapat arus korosi dan laju korosi lapisan komposit Ni-25%Al2O3 paling kecil, dan ketahanan korosi paling baik. Fasa keramik tahan korosi Al2O3 dan larutan padat Fe-Ni dan Fe-Ni-Cr meningkatkan potensi korosi pada lapisan komposit. Lapisan komposit Ni-25%Al2O3 memiliki kecenderungan korosi yang lebih kecil dan struktur mikronya lebih seragam dan padat; lapisan komposit Ni-35%Al2O3 memiliki cacat seperti pori-pori dan retakan, dan cairan korosif lebih mudah masuk ke bagian dalam, yang memperburuk proses korosi.

Morfologi permukaan korosi lapisan komposit Ni-x%Al2O3 yang direndam dalam 1 mol/L asam klorida encer selama 5 jam ditunjukkan pada Gambar 10. Seperti dapat dilihat dari Gambar 10a, permukaan lapisan Ni terkorosi lebih parah, area korosi lebih besar, dan jelas terdapat area korosi berbentuk selokan area luas yang terus menerus, dan lubang korosi semakin dalam dan besar. Terlihat dari Gambar 10b, derajat korosi lapisan komposit Ni-15%Al2O3 berkurang, luas korosi berkurang, luas korosi berbentuk selokan area besar terus menerus berkurang, lubang korosi menjadi dangkal, korosi lubangnya kecil, tapi jumlahnya banyak. Morfologi korosi lapisan komposit Ni-25%Al2O3 ditunjukkan pada Gambar 10c. Hanya sebagian kecil permukaan lapisan komposit yang terkorosi, area korosi berbentuk selokan terus menerus lebih kecil, lubang korosi lebih kecil dan jumlahnya kecil, dan derajat korosi semakin berkurang. Dapat dilihat dari Gambar 10d, derajat korosi lapisan komposit Ni-35%Al2O3 semakin parah, luas korosi bertambah, luas korosi berbentuk selokan luas terus menerus meningkat, luas lubang korosi semakin besar, semakin besar jumlahnya lebih banyak, dan ketahanan korosi pada lapisan komposit lebih buruk. Morfologi korosi pada lapisan komposit lebih lanjut menunjukkan bahwa dengan meningkatnya kandungan Al2O3, ketahanan korosi lapisan komposit menunjukkan kecenderungan mula-mula meningkat dan kemudian melemah, di antaranya ketahanan korosi lapisan komposit Ni-25%Al2O3 adalah yang terbaik. . Hal ini dikarenakan potensi korosi pada lapisan komposit terlebih dahulu meningkat kemudian menurun, kecenderungan korosi melemah terlebih dahulu kemudian meningkat, rapat arus korosi dan laju korosi menurun terlebih dahulu kemudian meningkat, sehingga derajat korosi lapisan komposit terlebih dahulu berkurang dan kemudian memperparah, dan area korosi di mana lubang pitting mengembang membentuk selokan mula-mula bertambah dan kemudian berkurang.

Ketika lapisan komposit direndam dalam 1 mol/L asam klorida encer, Cl− dengan mudah menghancurkan film pasivasi permukaan, cairan korosif bersentuhan dengan permukaan lapisan komposit, dan sel galvanik korosi terbentuk, dan terjadi reaksi elektrokimia. Unsur-unsur seperti Fe, Cr, dan Ni mengalami reaksi oksidasi di anoda, kehilangan elektron dan larut membentuk kation bebas, dan H+ mengalami reaksi reduksi di katoda untuk menghasilkan pelepasan H2, sehingga menimbulkan lubang korosi pada permukaan korosi sehingga menyebabkan komposit. lapisan menjadi terkorosi lebih lanjut. Karena peleburan dan pemadatan kelongsong laser yang cepat, struktur mikro lapisan komposit lebih halus daripada substrat, dan ketahanan korosi pada struktur halus lebih kuat. Oleh karena itu, ketahanan korosi lapisan komposit Ni-x%Al2O3 ditingkatkan di bawah pengaruh penguatan butiran halus. Larutan padat Fe-Ni dan Fe-Cr-Ni dengan kuat menyematkan partikel Al2O3 pada lapisan komposit, secara efektif mengikat partikel Al2O3, dan mencegah cairan korosif memasuki lapisan komposit melalui pori-pori di dekat partikel Al2O3. Efek penguatan larutan padat meningkatkan kekompakan lapisan komposit dan memperkuat ketahanan korosi pada lapisan komposit. Setelah menambahkan Al2O3 dalam jumlah yang sesuai ke lapisan komposit, Al2O3 yang meleleh secara mikro dapat memblokir saluran korosi dan mengurangi area korosi. Penambahan Al2O3 dalam jumlah yang sesuai dapat berperan dalam penguatan partikel lapisan komposit. Ketika fraksi massa Al35O2 ditambahkan 3%, di satu sisi, penambahan Al2O3 yang berlebihan menyebabkan sejumlah besar partikel tidak meleleh, sehingga meningkatkan saluran korosi dan jumlah sel galvanik korosi. Oleh karena itu, ketahanan korosi lapisan komposit Ni-35%Al2O3 berkurang. Di sisi lain, setelah penambahan Al2O3 yang berlebihan, terdapat banyak pori-pori dan retakan pada lapisan komposit, dan cairan korosif lebih cenderung masuk ke bagian dalam lapisan komposit melalui pori-pori dan retakan, sehingga mempercepat korosi. laju, mengakibatkan penurunan ketahanan korosi pada lapisan komposit Ni-35%Al2O3. Singkatnya, peningkatan ketahanan korosi lapisan komposit Ni-x%Al2O3 (x≤25) adalah hasil dari efek gabungan penguatan butiran halus, penguatan larutan padat, dan penguatan partikel.

3 Kesimpulan
Lapisan komposit Ni-x%Al2O3 dengan kekerasan tinggi dan tahan korosi dibuat pada permukaan baja tahan karat 304 dengan teknologi pelapisan laser. Pengaruh kandungan Al2O3 terhadap morfologi, kekerasan mikro dan ketahanan korosi lapisan komposit dipelajari. Kesimpulan utamanya adalah sebagai berikut.

1) Ikatan metalurgi yang erat terbentuk antara lapisan komposit dan substrat. Struktur mikro lapisan komposit disajikan sebagai kristal ekuivalen halus, kristal kolumnar terarah, dan kristal seluler dari permukaan ke dalam. Lapisan komposit Ni-x%Al2O3 (x ≤ 25) seragam dan padat tanpa cacat yang jelas. Lapisan komposit Ni-35%Al2O3 mempunyai cacat seperti pori-pori dan retak. Fase utama pelapis komposit Ni-25%Al2O3 terdiri dari larutan padat Al2O3, Fe-Ni, dan Fe-Ni-Cr. Partikel Al2O3 terutama tersebar di bagian atas zona CL membentuk lapisan keramik. Senyawa intermetalik tersebar merata di zona CL membentuk lapisan logam. Partikel Al2O3 terikat kuat pada lapisan komposit oleh senyawa intermetalik.

2) Kekerasan mikro lapisan komposit pertama-tama meningkat dan kemudian menurun tajam dari permukaan lapisan ke substrat. Dengan meningkatnya kandungan Al2O3, kekerasan mikro lapisan komposit pertama-tama meningkat dan kemudian menurun, laju korosi kehilangan berat menurun terlebih dahulu dan kemudian meningkat, potensi korosi meningkat terlebih dahulu dan kemudian menurun, dan kerapatan arus korosi menurun terlebih dahulu dan kemudian meningkat. Lapisan komposit Ni-25%Al2O3 memiliki kekerasan mikro tertinggi dan ketahanan korosi terbaik. Peningkatan kekerasan mikro dan ketahanan korosi pada lapisan komposit Ni-x%Al2O3 (x≤25) merupakan hasil dari efek gabungan penguatan butiran halus, penguatan larutan padat, dan penguatan partikel.