Cr-Ni 스테인리스강은 환경 내식성이 우수하여 석유, 화학공업, 항공우주, 해양공학 등의 분야에서 널리 사용되어 왔습니다. 그 중 304 스테인리스강은 내식성과 내열성이 우수하여 산업 분야에 널리 사용됩니다. 현대 산업. 그러나 부식성이 심한 산업 환경과 무기산과 같은 오염이 심한 환경에서는 본체의 내식성이 여전히 요구 사항을 충족할 수 없으며 표면 코팅 보호 기술을 통해 수명을 연장해야 합니다. 기상 증착, 화학적 열처리, 전기 도금, 열 분사, 레이저 클래딩과 같은 현대 표면 코팅 기술은 재료 표면의 내식성을 향상시키는 중요한 방법입니다. 연구에 따르면 균일하고 조밀한 코팅은 전기 도금 및 증기 증착 기술을 통해 준비할 수 있으며 코팅은 순도가 높고 구성을 제어할 수 있는 것으로 나타났습니다. Menget al. 전기 도금을 통해 마그네슘 합금 표면에 조밀한 초소수성 Zn-Fe 코팅을 제조했습니다. 코팅은 우수한 자가 세척성, 내마모성 및 내식성을 나타냈습니다. 마그네슘 합금 기판과 비교하여 코팅의 내식성은 87% 향상되었습니다. Shanet al. 316L 스테인레스 스틸에 CrN 및 CrSiN 코팅을 증착하여 표면 경도를 높이고 해수 내식성과 재료의 마찰 특성을 향상시켰습니다. 코팅은 화학적 열처리, 열 분사 및 기타 방법으로 준비되었으며 표면 정확도와 두께를 제어할 수 있으며 공정이 간단하고 조작이 쉽습니다. Xun Qingtinget al. GCr15강의 표면을 화학적 열처리로 강화시켜 경도를 대폭 향상시켰으며, 경화층의 두께도 0.25mm에 이르렀습니다. Liu et al. 플라즈마 분사를 통해 Ag-BN 코팅을 성공적으로 제조하여 코팅의 마찰 계수를 줄이고 내마모성을 향상시켰습니다.

전기도금과 기상증착 기술로 제조된 코팅은 기판과의 결합력이 약하고 두께가 얇습니다. 용사 코팅의 표면은 거칠고 기공률이 큽니다. 화학적 열처리는 기판 재료에 대한 요구 사항이 높으며 코팅은 장기 작업 요구 사항을 충족하기 어렵습니다. 다른 표면 처리 기술과 비교하여 레이저 클래딩 기술은 효율성이 높고 희석이 적으며 야금 결합이 우수한 장점이 있습니다. 높은 경도, 강한 내마모성 및 내식성을 갖춘 고품질 코팅을 준비하는 데 자주 사용되며, 이는 공작물 표면 수리 및 수정 목적을 달성할 수 있습니다.

레이저 클래딩 기술일반적으로 클래딩 재료로는 금속 분말, 세라믹 분말 및 금속-세라믹 복합 분말을 사용합니다. 금속 분말은 모재 재료와의 젖음성이 좋고 긴밀한 금속 결합을 형성하기가 더 쉬우므로 코팅의 공정 형성 성능이 향상됩니다. Ouyang Changyao et al. 12 스테인리스 스틸 표면에 Stellite304 코발트 기반 분말을 레이저 클래딩하고 코팅의 미세 구조, 원소 분포, 위상 및 특성을 연구했습니다. 그 결과, 코팅 표면 품질이 양호하고 뚜렷한 결함이 없는 것으로 나타났습니다. 이는 모재와 야금학적 결합을 형성하여 모재에 비해 내식성이 크게 향상되었습니다. Yang Wenbinet al. [23]은 ER8 휠강 표면에 두 종류의 철 기반 및 코발트 기반 금속 코팅을 준비했습니다. 코팅 표면은 균일하고 조밀하여 우수한 금속 결합을 형성했습니다. 수리된 휠 강철 샘플은 모두 우수한 내마모성과 내식성을 나타냈습니다. 세라믹은 금속에 비해 경도가 높을 뿐만 아니라 내마모성, 내식성, 내열성 및 고온 내산화성이 우수합니다. 세라믹은 탄성률, 열팽창계수 등 물리적, 화학적 특성이 금속과 상당히 다르기 때문에 클래딩 형성 과정에서 균열, 기공 등의 결함이 쉽게 발생하여 코팅과 코팅 사이의 결합력에 영향을 미칩니다. 표면 품질과 성능이 저하됩니다. 왕란 외. 높은 취성 및 쉬운 균열과 같은 Al2O3-ZrO2 세라믹 코팅의 문제를 기판을 예열하여 어느 정도 해결했습니다. 300°C에서 예열한 후 코팅의 균열 민감도는 크게 감소했지만 균열은 여전히 ​​존재했습니다. 연구에 따르면 금속-세라믹 복합 코팅을 사용하면 세라믹 코팅의 병목 현상 문제를 해결할 수 있는 것으로 나타났습니다. 금속-세라믹 복합분말은 금속분말의 인성과 가공성이 우수할 뿐만 아니라 세라믹분말재료의 높은 경도, 내마모성, 내식성을 갖고 있습니다. 서로 다른 종류의 금속과 세라믹 분말을 선택하고 두 가지의 조성비를 조절함으로써 결함이 적고 접착력이 높은 금속-세라믹 복합 코팅을 제조할 수 있습니다. 코팅 구조의 금속간 화합물과 용융되지 않은 세라믹 강화 입자는 복합 코팅의 특정 기능(예: 내식성, 내마모성, 고온 내산화성 등)에 도움이 됩니다. 일반적으로 사용되는 금속-세라믹 복합분말에는 WC, SiC, Al2O3 등의 세라믹 입자로 강화된 Fe, Co, Ni 기반 복합분말이 있으며, 이는 고경도, 내마모성 및 내마모성을 갖춘 금속-세라믹 복합 코팅을 제조하는 데 널리 사용됩니다. 강한 내식성. 그중 Al2O3 세라믹은 융점이 높고 경도가 높으며 열팽창 계수가 작고 물리적, 화학적 안정성이 강합니다. 국내외 학자들은 Al2O3 세라믹 코팅에 관해 광범위한 연구를 진행해 왔습니다. 결과는 순수 Al2O3 세라믹 코팅이 다공성이 크고 결합 강도가 약한 등의 문제가 있음을 보여줍니다. Zhou Jianzhonget al. 레이저 클래딩을 사용하여 Al2O3 세라믹 강화 Fe901 금속-세라믹 복합 코팅을 준비하여 코팅의 경도와 내마모성을 효과적으로 향상시켰습니다. Ni는 연성이 좋고 결합 효과가 좋습니다. Ni를 첨가함으로써 코팅의 증착 효율과 기계적 특성을 효과적으로 향상시킬 수 있으며, 복합 코팅 내 Al2O3 입자의 피닝 강도를 향상시킬 수 있습니다. Al2O3 강화 Ni 기반 복합 코팅은 높은 경도와 결합 강도를 가지며 우수한 표면 보호 특성을 나타냅니다. 현재 Ni-Al2O3 복합 코팅에 대한 연구는 주로 내마모성과 관련 메커니즘에 중점을 두고 있으며 코팅의 내식성에 대한 보고는 거의 없습니다. 본 논문에서는 레이저 클래딩 기술을 이용하여 스테인리스강 표면에 Ni-Al2O3 금속 세라믹 복합 코팅을 제조하기 위해 사전 설정 분말법을 사용하였다. 이는 금속 Ni의 높은 화학적 안정성과 Al2O3의 높은 경도 강화 효과를 결합하여 부식 반응 속도를 크게 감소시키고 재료의 표면 경도를 향상시킴으로써 304 스테인리스강의 내식성과 표면 경도 향상이라는 두 가지 목표를 달성하기 위함이다.

1 실험

1.1 자료
레이저 클래딩 기판은 304 스테인리스강이며 화학 조성(질량 분율 기준)은 S 0.002%, P 0.042%, C 0.07%, Si 0.89%, Mn 1.92%, Ni 8.1%, Cr 18.2% 및 잔액은 Fe입니다. 크기는 200mm×150mm×15mm이며 기판의 미세구조는 Figure 1과 같다. 클래딩 분말은 상용 고순도 Ni 분말(평균 입자 크기 100 nm, 순도 99.0%)과 Al2O3 분말(평균 입자 크기 2 nm, 순도 98.0%)이다. 입자 크기 1μm, 순도 250%). 혼합된 분말을 QM-6 수평 분쇄기에서 분쇄 속도 150 r/min으로 3시간 동안 혼합하여 분말이 균일하게 혼합되도록 하였다. 클래딩 전, 혼합된 분말을 300℃ 진공 건조 오븐에 0.9시간 동안 넣어 수분을 제거하였다. 클래딩 전 기판 표면을 SiC 사포로 연마하고 기판 표면을 아세톤으로 세척하여 그리스를 제거했습니다. 기판과 코팅 사이의 큰 온도 구배로 인해 발생하는 열 응력을 줄이기 위해 기판을 XNUMX°C로 예열했습니다. 복합코팅의 안정성을 확보하기 위해 프리셋 파우더를 사용하여 레이저 클래딩을 실시하였으며, 프리셋 파우더의 두께는 XNUMXmm로 하였다.

1.2 코팅 준비
클래딩 장비는 최대 출력이 1kW인 JHL-2000GX-2 레이저 지능형 제조 시스템을 사용합니다. 클래딩 공정 매개변수: 레이저 출력 1.2kW, 스폿 직경 3mm, 스캐닝 속도 350mm/min. 클래딩이 완료된 후 샘플은 실온으로 자연 냉각됩니다. 와이어 커팅을 통해 복합 코팅의 단면을 따라 샘플을 절단하고, 초음파 세척기를 사용하여 무수 에탄올에 샘플을 세척하여 금속 조직학적 시편을 얻습니다. 연삭 및 연마 후 HCl(부피 분율 25%)과 HNO75(부피 분율 3%)로 구성된 혼합 용액을 사용하여 샘플을 25초 동안 에칭합니다.

1.3 코팅 형태 및 상 특성 분석
기판의 미세구조는 Eclipse MA200 광학현미경(OM)으로 관찰하였고 복합코팅의 형태와 부식 표면은 에너지분산분광계(EDS)를 갖춘 VEGA3 주사전자현미경(SEM)으로 관찰하였으며, 스펙트럼 분석이 수행되었습니다. 복합 코팅상의 조성은 다기능 X선 회절계(XRD, 전압 40kV, 전류 200mA, 회절각 2θ 20°~80°)로 분석되었습니다.

1.4 코팅 성능의 특성화
복합 코팅 단면의 미세 경도는 HV 1000A 미세 경도 시험기로 400g의 로딩 질량과 30초의 로딩 시간으로 테스트되었습니다. 각 측정 위치 사이의 거리는 0.1mm입니다. 동일한 그룹의 샘플에 대해 코팅 표면으로부터 동일한 거리에서 3개 지점을 테스트하고 평균값을 취했습니다.
복합 코팅을 유기 접착제로 밀봉하여 표면을 1mm2 노출시키고 부식 샘플을 만들었습니다. 부식 샘플을 1 mol/L 묽은 염산에 넣고 실온에서 5시간 동안 부식에 담갔습니다. 부식 생성물을 제거한 후 무게를 측정하고, 부식 중량 손실 VL=(m1-m0)/t를 사용하여 복합 코팅의 중량 손실 부식 속도를 계산했습니다.
m1은 부식 전 시료의 질량, m0는 부식 후 시료의 질량, t는 부식 시간이다. Ametek Parstat 4000 전기화학 워크스테이션은 1mm2 복합 코팅 부식 샘플 표면의 전위차 분극 곡선을 테스트하는 데 사용되었습니다. 부식 매체는 1 mol/L 묽은 염산 용액, 기준 전극은 Ag/AgCl 전극, 보조 전극은 Pt 전극, 작동 전극은 1 mm2 부식 시료였습니다. 개방전위에서 60분간 담근 후 안정화시킨 후 시험을 진행하였다. 전위차 분극 시험은 -1.5~1.5 범위에서 주사 속도 1mV/s로 수행하였고, 복합코팅의 부식전위와 부식전류밀도를 피팅하였다.

2 결과 및 논의

2.1 코팅 형태 및 상 분석
Ni-25%Al2O3 복합 코팅 단면의 미세 구조가 그림 2에 나와 있습니다. 그림 2a에서 볼 수 있듯이 복합 코팅은 균일한 구조를 가지며 기공 및 균열과 같은 명백한 결함이 없으며 복합 코팅과 기판 사이에 명백한 금속 결합 영역이 있습니다. 복합 코팅은 클래딩층(CL), 금속 결합 영역(MBZ) 및 열 영향 영역(HAZ)의 세 부분으로 나눌 수 있습니다. 그림 2b에서 볼 수 있듯이 CL 구역 바닥의 구조는 미세한 세포 결정입니다. 그림 2c에서 볼 수 있듯이 CL 영역의 중심은 방향성 성장을 갖는 원주형 결정입니다. 그림 2d에서 볼 수 있듯이 CL 영역 상단의 구조는 미세한 등축 결정입니다. 레이저 빔은 매우 짧은 시간 동안 분말을 스캔하고 온도가 빠르게 떨어지기 때문에 복합 코팅이 빠르게 응고되고 냉각되어 비교적 균일하고 미세한 구조를 형성합니다. 응고 이론에 따르면 응고된 구조의 형태는 고체-액체 계면의 안정성 계수(G/R)에 의해 결정됩니다. 여기서 G는 온도 구배이고 R은 응고 속도입니다. CL 구역의 바닥은 기판에 가깝고 냉각 속도가 빠르고 과냉각도가 커서 미세한 세포 결정을 형성합니다. 응고 과정에서는 결합 계면에 수직인 냉각 속도가 가장 빠르고, 결정립 결정화 속도도 가장 빠릅니다. 따라서 그림 2c에 표시된 것처럼 경계면에 수직인 방향을 따라 CL 영역의 중앙에 기둥형 결정이 생성됩니다. 그림 2d에서 볼 수 있듯이 CL 영역의 상단은 공기와 접촉하고 냉각 속도가 빠르고 과냉각이 크며 모든 방향의 냉각 속도가 동일하여 미세한 등축 결정이 생성됩니다. 응고 과정에서 냉각 속도가 다르면 미세 구조가 달라집니다. 레이저 클래딩의 빠른 용융 및 응고 특성을 기반으로 복합 코팅의 구조는 기판에 비해 상당히 정교합니다. 복합 코팅(그림 2)의 EDS 표면 스캐닝 분석 결과는 그림 3에 나와 있습니다. 그림 3a~c에서 볼 수 있듯이 Fe와 Cr 원소는 코팅과 기판에 고르게 분포되어 있으며 Ni는 주로 CL 영역에 분포되어 있습니다. Al 및 O 원소(각각 그림 3d 및 e에 표시)는 CL 영역의 상단에 주로 분포하며, 이는 Al2O3 입자가 주로 CL 영역의 상단에 분포하고 복합 코팅이 금속으로 구성됨을 증명합니다. 층과 세라믹 층. 금속-세라믹 복합 코팅 형성의 핵심은 분말 내 Ni 및 Al2O3의 분산과 레이저 에너지 흡수의 차이입니다. 고에너지 레이저가 복합분말을 스캔할 때, 고온에 의해 분말과 기판 표면이 순간적으로 녹습니다. Al2O3의 녹는점이 Ni의 녹는점보다 높기 때문에 레이저 에너지의 대부분은 Ni 분말에 흡수되어 Ni 분말이 완전히 녹습니다. Al2O3 분말의 일부는 약간 녹았지만 Al2O3는 과립 형태로 남아 있습니다. 고에너지 레이저로 분말을 스캔한 후 Ni 분말과 기판이 완전히 녹아 용융 풀을 형성합니다. 용융 풀에서 강한 대류가 발생하고 Al2O3 입자가 고르게 분산됩니다. Al2O3 입자의 밀도는 금속상보다 낮기 때문에 주로 복합 코팅 상부에 분포하여(그림 4 참조) 세라믹 층을 형성합니다. 금속간 화합물은 복합 코팅에 분포되어 금속층을 형성합니다. 니켈은 금속 매트릭스와의 젖음성이 우수하기 때문에 양호한 야금학적 결합 영역이 형성되어 복합 코팅이 기판에 더욱 견고하게 접착됩니다.

Ni-25%Al2O3 복합 코팅의 상 조성을 결정하기 위해 복합 코팅을 XRD로 분석했습니다. 결과는 그림 5에 나와 있습니다. 복합 코팅의 상은 주로 Al2O3, Fe-Ni 및 Fe-Ni-Cr 고용체로 구성됩니다. Fe의 원자 반경은 Cr 및 Ni의 원자 반경과 매우 가깝기 때문에 Fe는 고에너지 레이저 조사 하에서 용융 및 확산되고 Cr 및 Ni와 결합하여 존재하는 Fe-Ni 및 Fe-Ni-Cr 고용체를 형성합니다. 고온에서는 오스테나이트로 변하고 냉각 후에는 마르텐사이트로 변태합니다. Fe-Ni 및 Fe-Ni-Cr 고용체의 존재는 매트릭스와 Ni 분말이 완전히 용융되었으며 매트릭스의 Fe가 용융 풀로 완전히 확산되었음을 나타냅니다. SEM 및 EDS 분석을 결합하면 Al2O3 세라믹 입자가 완전히 녹지 않았으며 대부분이 여전히 입자 형태로 존재한다는 것을 알 수 있으며 이는 Al2O3 세라믹 상의 존재를 더욱 입증합니다.

Ni-x%Al2O3 복합 코팅의 단면과 표면 형태는 그림 6에 나와 있습니다. 그림 6a, c, e 및 g에 표시된 대로 Ni, Ni-15%Al2O3 및 Ni-25%Al2O3 복합 코팅의 단면 Ni-2%Al3O2 복합 코팅은 밀도가 높으며 뚜렷한 결함이 없습니다. Al3O2 입자는 고에너지 레이저 조사 하에서 약간 녹아 밝은 회색의 불규칙한 입상 구조를 나타냅니다. 약간 녹은 Al3O2 입자는 Fe-Ni 및 Fe-Ni-Cr 고용체의 결합 작용으로 피닝 효과를 생성하고 더욱 견고하게 결합되어 복합 코팅의 형성 효과를 향상시킵니다. Al3O35 함량이 증가함에 따라 복합 코팅의 Al2O3 입자 수가 점차 증가합니다. Ni-2%Al3O2 복합 코팅의 단면에서는 기공이 더 많이 발견되었으며 Al3O6 입자가 뭉쳐지고 Al15O2 입자와 금속간 화합물이 기공을 생성하여 단단히 결합되지 않아 쉽게 환원이 발생했습니다. 복합 코팅의 성능. 그림 3b, d, f 및 h에서 볼 수 있듯이 Ni, Ni-25%Al2O3 및 Ni-35%Al2O3 복합 코팅 표면에는 눈에 띄는 결함이 없는 반면, 표면에는 균열과 기공이 뚜렷하게 나타납니다. Ni-XNUMX%AlXNUMXOXNUMX
복합 코팅. 균열은 주로 Al2O3 입자의 뭉침과 불균일한 원소 분포로 인한 과도한 응력으로 인해 발생합니다. 복합코팅의 빠른 용융특성으로 인해 C, S 등의 원소와 O가 반응하여 발생하는 가스가 빠져나갈 시간이 없어 기공을 형성하게 됩니다. 그림 6에서 볼 수 있듯이 Al2O3를 적당량 첨가한 후 복합 코팅 표면이 조밀하고 뚜렷한 결함이 없습니다. 과도한 Al2O3를 첨가한 후 복합 코팅은 기공 및 균열과 같은 결함이 발생하기 쉽습니다.

2.2 미세경도 분석
깊이 방향에 따른 Ni-x%Al2O3 복합 코팅 단면의 미세 경도 변화 곡선은 그림 7에 나와 있습니다. 기판의 미세 경도는 약 164HV이고 복합 코팅의 미세 경도는 최대 1026.3에 도달할 수 있습니다. HV. 미세경도는 760HV~1HV로 기판의 경도보다 026~4배 높다. 그림 5에서 볼 수 있듯이 복합 코팅의 미세 경도는 점차 증가한 후 급격히 감소합니다. 이는 복합 코팅의 얕은 표면에 일부 결함이 있어 표면의 미세 경도가 낮기 때문입니다. 복합 코팅 내부의 미세 구조는 균일하고 미세하며 결함이 거의 없으며 단단한 단계가 많고 미세 경도가 점차 증가합니다. 기판에 가까운 영역의 미세 경도는 기판의 미세 경도에 접근할 때까지 급격히 감소합니다. Al7O2 함량이 증가하면 복합 코팅의 미세 경도가 먼저 증가한 다음 감소합니다. Al3O2의 질량 분율이 3%일 때 복합 코팅의 미세 경도는 가장 높은 값에 도달합니다. 복합 코팅의 경도는 표면 품질 및 Al25O2 함량과 관련이 있습니다. 복합 코팅의 형태 및 위상 분석과 결합하여 주요 이유는 다음과 같습니다. 첫째, 레이저 클래딩 복합 코팅은 급속 냉각 과정에서 상당한 정도의 과냉각을 생성하여 코팅의 미세 구조를 정제하고 미세 입자 강화 역할을 합니다. 복합 코팅의 미세 경도를 크게 증가시키고 복합 코팅의 미세 경도를 크게 높입니다. 둘째, 경질상 Fe-Ni 및 Fe-Ni-Cr의 고용 강화 효과는 복합 코팅의 미세 경도를 향상시킵니다. EDS 결과(그림 3)와 결합하면 복합 코팅의 Ni 및 Cr 함량이 높고 용융된 매트릭스의 Fe 원자가 복합 코팅에서 원소 확산을 겪는다는 것을 알 수 있습니다. Ni와 Cr은 Fe에 쉽게 용해되어 단단한 고용체를 형성합니다. 셋째, 고경도 Al3O2 세라믹 입자가 복합 코팅에 분산되어 복합 코팅의 미세 경도가 더욱 향상됩니다. Al3O2의 질량 분율이 3%에 도달하면 복합 코팅 표면에 기공 및 균열과 같은 결함이 나타나 복합 코팅의 미세 경도가 감소합니다. Ni-x%Al35O2(x≤3) 복합 코팅의 미세 경도 향상은 입자 미세화, 고용 강화 및 입자 강화의 복합 효과로 인해 이점을 얻을 수 있음을 알 수 있습니다.

2.3 코팅 내식성 분석
2 mol/L 묽은 염산에 3시간 동안 담근 후 Ni-x%Al1O5 복합 코팅의 중량 손실 부식 속도는 그림 8에 나와 있습니다. 그림 8에서 볼 수 있듯이 Al2O3 함량이 증가함에 따라 중량이 감소합니다. 손실부식률은 먼저 감소하다가 증가하는 경향을 보이고, 내식성은 먼저 증가하다가 약화되는 경향을 보인다. Ni-25%Al2O3 복합 코팅의 중량 손실 부식 속도는 가장 작고 내식성은 가장 좋습니다. Ni-x%Al2O3 복합 코팅의 분극 곡선과 피팅 데이터는 그림 9에 나와 있습니다. 그림 9에서 볼 수 있듯이 Ni-x%Al2O3 복합 코팅의 분극 곡선은 모양이 유사합니다. Al2O3 함량이 증가함에 따라 부식전위는 먼저 증가하다가 감소하는 경향을 보이고, 부식전류밀도는 먼저 감소하다가 증가하는 경향을 보인다. Ni-25%Al2O3 복합 코팅은 부식 가능성이 가장 높고 부식 전류 밀도가 가장 낮습니다. 부식 전위는 재료의 부식 경향을 나타냅니다. 복합 코팅의 부식 가능성이 클수록 부식될 가능성은 줄어듭니다. 부식 전류 밀도와 부식 속도는 재료의 내식성 품질을 나타냅니다. 복합 코팅의 부식 전류 밀도와 부식 속도가 작을수록 복합 코팅의 내식성이 향상됩니다. 복합 코팅의 침지 부식 테스트 및 전기 화학적 테스트 피팅 데이터에 따르면 Ni-25%Al2O3 복합 코팅의 부식 전류 밀도와 부식 속도가 가장 작고 내식성이 가장 좋습니다. Al2O3 내식성 세라믹 상과 Fe-Ni 및 Fe-Ni-Cr 고용체는 복합 코팅의 부식 가능성을 증가시킵니다. Ni-25%Al2O3 복합 코팅은 부식 경향이 더 적고 미세 구조가 더 균일하고 조밀합니다. Ni-35%Al2O3 복합 코팅에는 기공 및 균열과 같은 결함이 있으며 부식성 액체가 내부로 침입하기 쉬워 부식 과정이 악화됩니다.

2 mol/L 묽은 염산에 3시간 동안 침지된 Ni-x%Al1O5 복합 코팅의 부식 표면 형태는 그림 10에 나와 있습니다. 그림 10a에서 볼 수 있듯이 Ni 코팅 표면이 더욱 심하게 부식됨을 알 수 있습니다. 부식 면적이 더 크고 연속적인 대면적 협곡 모양의 부식 면적이 분명히 존재하며 부식 구멍이 더 깊고 큽니다. 그림 10b에서 볼 수 있듯이 Ni-15%Al2O3 복합 코팅의 부식 정도가 감소하고 부식 면적이 감소하며 연속적인 대면적 도랑 모양의 부식 면적이 감소하고 부식 피트가 얕아지며 부식이 발생합니다. 구덩이는 작지만 그 수는 많습니다. Ni-25%Al2O3 복합 코팅의 부식 형태는 그림 10c에 나와 있습니다. 복합 코팅 표면의 작은 부분만이 부식되고, 연속적인 협곡 모양의 부식 면적이 더 작고, 부식 구덩이도 더 작고 그 수도 적으며, 부식 정도가 더욱 감소됩니다. 그림 10d에서 볼 수 있듯이 Ni-35%Al2O3 복합코팅의 부식정도가 심해지고, 부식면적이 증가하며, 연속적인 대면적 도랑형 부식면적이 증가하고, 부식 피트 면적이 더 커지며, 숫자가 많을수록 복합 코팅의 내식성은 더 나쁩니다. 복합 코팅의 부식 형태는 Al2O3 함량이 증가함에 따라 복합 코팅의 내식성이 처음에는 증가하다가 약화되는 경향을 보였으며 그 중 Ni-25%Al2O3 복합 코팅의 내식성이 가장 우수함을 보여줍니다. . 이는 복합코팅의 부식전위가 먼저 증가한 후 감소하고, 부식경향이 먼저 약화되었다가 증가하며, 부식전류밀도와 부식속도가 먼저 감소한 후 증가하여 복합코팅의 부식정도가 먼저 감소하고 이후 증가하기 때문이다. 그런 다음 악화되고, 구멍이 확장되어 도랑을 형성하는 부식 면적이 먼저 증가하다가 감소합니다.

복합피막을 1mol/L의 묽은 염산에 담그면 Cl-가 표면 보호막을 쉽게 파괴하고 부식성 액체가 복합피막 표면에 접촉하여 부식 갈바니 전지가 형성되어 전기화학 반응이 일어난다. Fe, Cr, Ni 등의 원소는 양극에서 산화반응을 거쳐 전자를 잃고 용해되어 유리 양이온을 형성하고, H+는 음극에서 환원반응을 거쳐 H2탈출을 발생시켜 부식 표면에 부식 피트가 생겨 복합재가 생성되는 현상 코팅이 더욱 부식됩니다. 레이저 클래딩의 빠른 용융 및 응고로 인해 복합 코팅의 미세 구조는 기판의 미세 구조보다 미세하고 세련된 구조의 내식성은 더 강합니다. 따라서 Ni-x%Al2O3 복합피막의 내식성은 미세입자 강화 효과로 향상된다. Fe-Ni 및 Fe-Cr-Ni 고용체는 복합 코팅의 Al2O3 입자를 단단히 고정하고 Al2O3 입자를 효과적으로 결합하며 부식성 액체가 Al2O3 입자 근처의 기공을 통해 복합 코팅에 들어가는 것을 방지합니다. 고용체 강화 효과는 복합코팅의 치밀성을 향상시키고 복합코팅의 내식성을 강화시킵니다. 복합 코팅에 적절한 양의 Al2O3를 첨가하면 미세하게 녹은 Al2O3가 부식 채널을 차단하고 부식 면적을 줄일 수 있습니다. 적절한 양의 Al2O3를 첨가하면 복합 코팅의 입자 강화에 중요한 역할을 할 수 있습니다. Al35O2의 질량분율이 3%가 되면 Al2O3를 과도하게 첨가하면 많은 수의 입자가 녹지 않게 되어 부식 채널이 증가하고 부식 갈바니 셀 수가 증가합니다. 따라서 Ni-35%Al2O3 복합 코팅의 내식성은 감소합니다. 한편, Al2O3를 과량 첨가한 후에는 복합도막에 기공과 균열이 많이 생기고, 기공과 균열을 통해 부식성 액체가 복합도막 내부로 유입될 가능성이 높아져 부식이 가속화된다. Ni-35%Al2O3 복합 코팅의 내식성이 감소합니다. 요약하면, Ni-x%Al2O3(x≤25) 복합 코팅의 내식성 향상은 미세 입자 강화, 고용 강화 및 입자 강화의 복합 효과의 결과입니다.

3 결론
레이저 클래딩 기술을 통해 2 스테인리스강 표면에 고경도 및 내식성 Ni-x%Al3O304 복합 코팅을 제조했습니다. 복합 코팅의 형태, 미세경도 및 내부식성에 대한 Al2O3 함량의 영향을 연구했습니다. 주요 결론은 다음과 같습니다.

1) 복합 코팅과 기판 사이에 긴밀한 야금학적 결합이 형성됩니다. 복합 코팅의 미세 구조는 표면에서 내부까지 미세한 등축 결정, 방향성 기둥 결정 및 세포 결정으로 나타납니다. Ni-x%Al2O3(x ≤ 25) 복합 코팅은 뚜렷한 결함 없이 균일하고 조밀합니다. Ni-35%Al2O3 복합 코팅에는 기공 및 균열과 같은 결함이 있습니다. Ni-25%Al2O3 복합 코팅의 주요 단계는 Al2O3, Fe-Ni 및 Fe-Ni-Cr 고용체로 구성됩니다. Al2O3 입자는 주로 CL 영역의 상단에 분포하여 세라믹 층을 형성합니다. 금속간 화합물은 CL 영역에 고르게 분포되어 금속층을 형성합니다. Al2O3 입자는 금속간 화합물에 의해 복합 코팅에 단단히 고정됩니다.

2) 복합 코팅의 미세 경도는 먼저 증가한 다음 코팅 표면에서 기판까지 급격히 감소합니다. Al2O3 함량이 증가함에 따라 복합 코팅의 미세 경도는 먼저 증가한 다음 감소하고, 중량 감소 부식 속도는 먼저 감소한 다음 증가하며, 부식 전위는 먼저 증가한 다음 감소하며, 부식 전류 밀도는 먼저 감소한 다음 증가합니다. Ni-25%Al2O3 복합 코팅은 가장 높은 미세경도와 최고의 내식성을 갖고 있습니다. Ni-x%Al2O3(x≤25) 복합 코팅의 미세 경도 및 내식성 향상은 미세 입자 강화, 고용 강화 및 입자 강화의 복합 효과의 결과입니다.