O aço inoxidável Cr-Ni tem excelente resistência à corrosão ambiental e tem sido amplamente utilizado nas áreas de petróleo, indústria química, aeroespacial, engenharia naval, etc. Entre eles, o aço inoxidável 304 tem boa resistência à corrosão e ao calor, e é amplamente utilizado em indústria moderna. No entanto, em ambientes industriais altamente corrosivos e em atmosferas altamente poluídas, como ácidos inorgânicos, a resistência à corrosão do seu corpo ainda não consegue satisfazer os requisitos e a sua vida útil precisa de ser prolongada pela tecnologia de proteção de revestimento de superfície. Tecnologias modernas de revestimento de superfície, como deposição de vapor, tratamento térmico químico, galvanoplastia, pulverização térmica e revestimento a laser, são métodos importantes para melhorar a resistência à corrosão das superfícies dos materiais. Estudos descobriram que revestimentos uniformes e densos podem ser preparados por técnicas de galvanoplastia e deposição de vapor, e os revestimentos possuem alta pureza e composição controlável. Meng et al. preparou um revestimento denso superhidrofóbico de Zn-Fe na superfície de uma liga de magnésio por galvanoplastia. O revestimento apresentou excelente autolimpeza, resistência ao desgaste e resistência à corrosão. Comparado com o substrato de liga de magnésio, a resistência à corrosão do revestimento foi melhorada em 87%. Shan et al. depositaram revestimentos CrN e CrSiN em aço inoxidável 316L, o que aumentou a dureza superficial, melhorou a resistência à corrosão da água do mar e as propriedades tribológicas do material. Os revestimentos foram preparados por tratamento térmico químico, pulverização térmica e outros métodos, e a precisão e espessura da superfície eram controláveis, o processo era simples e fácil de operar. Xun Qingting et al. reforçou a superfície do aço GCr15 por tratamento térmico químico, e sua dureza foi bastante melhorada, e a espessura da camada endurecida atingiu 0.25 mm. Liu et al. preparou com sucesso revestimentos Ag-BN por pulverização de plasma, o que reduziu o coeficiente de atrito dos revestimentos e melhorou sua resistência ao desgaste.

Os revestimentos preparados por galvanoplastia e tecnologia de deposição de vapor apresentam fraca resistência de ligação ao substrato e espessura fina. A superfície do revestimento por pulverização térmica é áspera e possui grande porosidade. O tratamento térmico químico tem altos requisitos para o material do substrato, e o revestimento é difícil de atender aos requisitos da operação de trabalho a longo prazo. Em comparação com outras tecnologias de tratamento de superfície, a tecnologia de revestimento a laser tem as vantagens de alta eficiência, baixa diluição e boa ligação metalúrgica. É frequentemente usado para preparar revestimentos de alta qualidade com alta dureza, forte resistência ao desgaste e à corrosão, que podem atingir o objetivo de reparo e modificação da superfície da peça.

Tecnologia de revestimento a lasergeralmente usa pó metálico, pó cerâmico e pó composto metal-cerâmico como materiais de revestimento. O pó metálico tem boa molhabilidade com o material do substrato e é mais fácil de formar uma ligação metalúrgica estreita, melhorando assim o desempenho do processo de formação do revestimento. Ouyang Changyao et al. Pó à base de cobalto Stellite12 revestido a laser na superfície de aço inoxidável 304 e estudou a microestrutura, distribuição dos elementos, fase e propriedades do revestimento. Os resultados mostraram que a qualidade da superfície do revestimento era boa e não apresentava defeitos óbvios. Formou uma ligação metalúrgica com o substrato e a resistência à corrosão foi muito melhorada em comparação com o substrato. Yang Wenbin et al. [23] prepararam dois tipos de revestimentos metálicos à base de ferro e à base de cobalto na superfície do aço da roda ER8. A superfície do revestimento era uniforme e densa, formando uma boa ligação metalúrgica. Todas as amostras de aço das rodas reparadas apresentaram boa resistência ao desgaste e à corrosão. Em comparação com os metais, a cerâmica tem maior dureza, bem como melhor resistência ao desgaste, resistência à corrosão, resistência ao calor e resistência à oxidação em alta temperatura. Como as propriedades físicas e químicas da cerâmica, como módulo de elasticidade e coeficiente de expansão térmica, são bastante diferentes daquelas dos metais, defeitos como rachaduras e poros são facilmente gerados durante o processo de formação do revestimento, afetando assim a resistência de ligação entre o revestimento e o substrato, resultando em redução da qualidade e desempenho da superfície. Wang Ran et al. resolveu os problemas dos revestimentos cerâmicos Al2O3-ZrO2, como alta fragilidade e fácil fissuração, até certo ponto pré-aquecendo o substrato. Após o pré-aquecimento a 300 °C, a sensibilidade à fissuração do revestimento foi significativamente reduzida, mas ainda existiam fissuras. Estudos demonstraram que o uso de revestimentos compósitos metalocerâmicos pode resolver o problema do gargalo dos revestimentos cerâmicos. Os pós compostos metalocerâmicos têm a tenacidade e boa processabilidade dos pós metálicos, bem como a alta dureza, resistência ao desgaste e resistência à corrosão dos materiais em pó cerâmico. Ao selecionar diferentes tipos de pós metálicos e cerâmicos e ajustar a proporção de composição dos dois, podem ser preparados revestimentos compósitos metalo-cerâmicos com poucos defeitos e alta resistência de ligação. Os compostos intermetálicos e as partículas de reforço cerâmico não derretido na estrutura do revestimento conduzem às funções específicas do revestimento compósito (como resistência à corrosão, resistência ao desgaste, resistência à oxidação em altas temperaturas, etc.). Os pós compósitos metalocerâmicos comumente usados ​​incluem pós compósitos à base de Fe, Co e Ni reforçados com partículas cerâmicas como WC, SiC e Al2O3, que são amplamente utilizados para preparar revestimentos compósitos metalocerâmicos com alta dureza, resistência ao desgaste e forte resistência à corrosão. Entre elas, a cerâmica Al2O3 possui alto ponto de fusão, alta dureza, pequeno coeficiente de expansão térmica e forte estabilidade física e química. Acadêmicos nacionais e estrangeiros conduziram extensas pesquisas sobre revestimentos cerâmicos Al2O3. Os resultados mostram que os revestimentos cerâmicos de Al2O3 puro apresentam problemas como grande porosidade e fraca resistência de ligação. Zhou Jianzhong et al. preparou revestimentos compostos metal-cerâmicos Fe2 reforçados com cerâmica Al3O901 usando revestimento a laser, o que melhorou efetivamente a dureza e a resistência ao desgaste do revestimento. Ni tem boa ductilidade e bom efeito de ligação. Ao adicionar Ni, a eficiência de deposição e as propriedades mecânicas do revestimento podem ser efetivamente melhoradas, e a resistência de fixação das partículas de Al2O3 no revestimento compósito pode ser aumentada. O revestimento compósito à base de Ni aprimorado com Al2O3 tem alta dureza e resistência de ligação e exibe boas características de proteção de superfície. Atualmente, a pesquisa sobre o revestimento compósito Ni-Al2O3 concentra-se principalmente na sua resistência ao desgaste e mecanismos relacionados, e há poucos relatos sobre a resistência à corrosão do revestimento. Neste artigo, o método de pó pré-definido é utilizado para preparar um revestimento compósito metal-cerâmico de Ni-Al2O3 na superfície do aço inoxidável por meio da tecnologia de revestimento a laser, a fim de combinar a alta estabilidade química do metal Ni com o alto efeito de reforço de dureza do Al2O3, reduzindo significativamente a taxa de reação de corrosão e melhorando a dureza superficial do material, alcançando assim os objetivos duplos de melhorar a resistência à corrosão e a dureza superficial do aço inoxidável 304.

1 Experiência

Materiais 1.1
O substrato de revestimento a laser é de aço inoxidável 304 e sua composição química (por fração de massa) é: S 0.002%, P 0.042%, C 0.07%, Si 0.89%, Mn 1.92%, Ni 8.1%, Cr 18.2%, e o o equilíbrio é Fe. O tamanho é 200 mm × 150 mm × 15 mm, e a microestrutura do substrato é mostrada na Figura 1. O pó de revestimento é pó de Ni comercial de alta pureza (tamanho médio de partícula 100 nm, pureza 99.0%) e pó de Al2O3 (média tamanho de partícula 2 μm, pureza 98.0%). O pó misturado foi misturado em um moedor horizontal QM-1 a uma velocidade de moagem de 250 r/min por 6 horas para misturar o pó uniformemente. Antes do revestimento, o pó misturado foi colocado em estufa de secagem a vácuo a 150 °C por 3 horas para remover a umidade. Antes do revestimento, a superfície do substrato foi polida com lixa de SiC e a superfície do substrato foi limpa com acetona para remoção de gordura. O substrato foi pré-aquecido a 300°C para reduzir o estresse térmico causado pelo enorme gradiente de temperatura entre o substrato e o revestimento. Para garantir a estabilidade do revestimento compósito, o revestimento a laser foi realizado com pó pré-fixado, e a espessura do pó pré-fixado foi de 0.9 mm.

1.2 Preparação do revestimento
O equipamento de revestimento utiliza um sistema de fabricação inteligente a laser JHL-1GX-2000 com potência máxima de 2 kW. Parâmetros do processo de revestimento: potência do laser de 1.2 kW, diâmetro do ponto de 3 mm e velocidade de digitalização de 350 mm/min. Após a conclusão do revestimento, a amostra é naturalmente resfriada até a temperatura ambiente. A amostra é cortada ao longo da seção transversal do revestimento compósito por corte de arame e a amostra é limpa em etanol anidro usando um limpador ultrassônico para obter uma amostra metalográfica. Após lixamento e polimento, a amostra é condicionada por 25 s usando uma solução mista composta por HCl (fração volumétrica de 75%) e HNO3 (fração volumétrica de 25%).

1.3 Morfologia do revestimento e caracterização de fases
A microestrutura do substrato foi observada por um microscópio óptico Eclipse MA200 (OM), e a morfologia do revestimento compósito e sua superfície de corrosão foram observadas por um microscópio eletrônico de varredura (SEM) VEGA3 com um espectrômetro de energia dispersiva (EDS) e energia análise de espectro foi realizada. A composição da fase de revestimento compósito foi analisada por um difratômetro de raios X multifuncional (XRD, voltagem 40 kV, corrente 200 mA, ângulo de difração 2θ de 20°~80°).

1.4 Caracterização do desempenho do revestimento
A microdureza da seção transversal do revestimento compósito foi testada por um microdurômetro HV 1000A, com massa de carga de 400 g e tempo de carga de 30 s. A distância entre cada posição de medição foi de 0.1 mm. Para o mesmo grupo de amostras, foram testados 3 pontos à mesma distância da superfície do revestimento, e o valor médio foi obtido.
O revestimento compósito foi selado com cola orgânica, expondo 1 mm2 da superfície, e foi confeccionada uma amostra de corrosão. A amostra de corrosão foi colocada em ácido clorídrico diluído 1 mol/L e imersa em corrosão à temperatura ambiente por 5 h. Após a remoção dos produtos de corrosão, ele foi pesado e a taxa de corrosão por perda de peso do revestimento compósito foi calculada usando a perda de peso por corrosão: VL= (m1-m0)/t.
Onde m1 é a massa da amostra antes da corrosão, m0 é a massa da amostra após a corrosão e t é o tempo de corrosão. A estação de trabalho eletroquímica Ametek Parstat 4000 foi usada para testar a curva de polarização potenciodinâmica da superfície da amostra de corrosão do revestimento compósito de 1 mm2. O meio de corrosão foi solução diluída de ácido clorídrico 1 mol/L, o eletrodo de referência foi eletrodo Ag/AgCl, o eletrodo auxiliar foi eletrodo Pt e o eletrodo de trabalho foi 1 mm2 de amostra de corrosão. Após imersão em potencial de circuito aberto por 60 min, o teste foi realizado após estabilização. O teste de polarização potenciodinâmica foi realizado na faixa de -1.5 ~ 1.5 a uma velocidade de varredura de 1 mV/s, e o potencial de corrosão e a densidade de corrente de corrosão do revestimento compósito foram ajustados.

2 Resultados e discussão

2.1 Morfologia do revestimento e análise de fases
A microestrutura da seção transversal do revestimento compósito Ni-25%Al2O3 é mostrada na Figura 2. Como pode ser visto na Figura 2a, o revestimento compósito possui uma estrutura uniforme, sem defeitos óbvios, como poros e rachaduras, e há uma área de ligação metalúrgica óbvia entre o revestimento compósito e o substrato. O revestimento compósito pode ser dividido em três partes: camada de revestimento (CL), zona de ligação metalúrgica (MBZ) e zona termicamente afetada (HAZ). Como mostrado na Figura 2b, a estrutura na parte inferior da zona CL são cristais celulares finos. Como mostrado na Figura 2c, o centro da zona CL é um cristal colunar com crescimento direcional. Como mostrado na Figura 2d, a estrutura no topo da zona CL é formada por finos cristais equiaxiais. Como o feixe de laser varre o pó por um tempo muito curto e a temperatura cai rapidamente, o revestimento compósito solidifica e esfria rapidamente, formando uma estrutura relativamente uniforme e fina. De acordo com a teoria da solidificação, a morfologia da estrutura solidificada é determinada pelo fator de estabilidade (G/R) da interface sólido-líquido, onde G é o gradiente de temperatura e R é a taxa de solidificação. O fundo da zona CL fica próximo ao substrato, com rápida taxa de resfriamento e alto grau de super-resfriamento, formando finos cristais celulares. Durante o processo de solidificação, a taxa de resfriamento perpendicular à interface de ligação é a mais rápida e a taxa de cristalização dos grãos é a mais rápida. Portanto, cristais colunares são gerados no centro da zona CL ao longo da direção perpendicular à interface, conforme mostrado na Figura 2c. Conforme mostrado na Figura 2d, o topo da zona CL está em contato com o ar, a taxa de resfriamento é rápida, o subresfriamento é grande e a taxa de resfriamento em todas as direções é a mesma, gerando finos cristais equiaxiais. Durante o processo de solidificação, diferentes taxas de resfriamento levam a diferentes microestruturas. Com base nas características de rápida fusão e solidificação do revestimento a laser, a estrutura do revestimento compósito é significativamente refinada em comparação com o substrato. Os resultados da análise de varredura de superfície EDS do revestimento compósito (Figura 2) são mostrados na Figura 3. Como mostrado nas Figuras 3a ~ c, os elementos Fe e Cr estão distribuídos uniformemente no revestimento e no substrato, e o Ni é distribuído principalmente na zona CL. Os elementos Al e O (conforme mostrado nas Figuras 3d e e, respectivamente) estão distribuídos principalmente no topo da zona CL, provando que as partículas de Al2O3 estão distribuídas principalmente no topo da zona CL, e o revestimento compósito é composto por um metal camada e uma camada cerâmica. A chave para a formação de revestimentos compósitos metalocerâmicos é a dispersão de Ni e Al2O3 no pó e a diferença na absorção da energia do laser. Quando o laser de alta energia varre o pó composto, o pó e a superfície do substrato são instantaneamente derretidos pela alta temperatura. Como o ponto de fusão do Al2O3 é maior que o do Ni, a maior parte da energia do laser é absorvida pelo pó de Ni, e o pó de Ni é completamente derretido. Parte do pó de Al2O3 é ligeiramente derretida, mas o Al2O3 permanece na forma granular. Depois que o laser de alta energia varre o pó, o pó de Ni e o substrato são completamente derretidos para formar uma poça fundida. Forte convecção é gerada na poça fundida e as partículas de Al2O3 são dispersas uniformemente. Como a densidade das partículas de Al2O3 é inferior à da fase metálica, elas se distribuem principalmente na parte superior do revestimento compósito (conforme mostrado na Figura 4), formando uma camada cerâmica. Compostos intermetálicos são distribuídos no revestimento compósito para formar uma camada metálica. Como o Ni possui boa molhabilidade com a matriz metálica, forma-se uma boa área de ligação metalúrgica, fazendo com que o revestimento composto fique mais firmemente aderido ao substrato.

Para determinar a composição de fases do revestimento compósito Ni-25%Al2O3, o revestimento compósito foi analisado por DRX. Os resultados são mostrados na Figura 5. A fase do revestimento compósito é composta principalmente por soluções sólidas de Al2O3, Fe-Ni e Fe-Ni-Cr. Como o raio atômico do Fe é muito próximo ao do Cr e do Ni, o Fe derreterá e se difundirá sob irradiação de laser de alta energia e se combinará com o Cr e o Ni para formar soluções sólidas de Fe-Ni e Fe-Ni-Cr, que existem como austenita em altas temperaturas e se transforma em martensita após resfriamento. A existência de soluções sólidas de Fe-Ni e Fe-Ni-Cr indica que a matriz e o pó de Ni foram totalmente fundidos, e o Fe na matriz foi totalmente difundido na poça fundida. Combinado com a análise SEM e EDS, pode-se observar que as partículas cerâmicas de Al2O3 não estão completamente fundidas, e a maioria delas ainda existe na forma de partículas, o que comprova ainda mais a existência da fase cerâmica Al2O3.

A seção transversal e a morfologia da superfície do revestimento compósito Ni-x%Al2O3 são mostradas na Figura 6. Como mostrado nas Figuras 6a, c, e e g, as seções transversais do revestimento Ni, Ni-15%Al2O3 e Os revestimentos compostos Ni-25%Al2O3 são densos e não apresentam defeitos óbvios. As partículas de Al2O3 são levemente derretidas sob irradiação de laser de alta energia, mostrando uma estrutura granular irregular cinza claro. As partículas de Al2O3 levemente derretidas produzem um efeito de fixação sob a ação de ligação das soluções sólidas de Fe-Ni e Fe-Ni-Cr e são combinadas com mais firmeza, melhorando assim o efeito de formação do revestimento compósito. Com o aumento do teor de Al2O3, o número de partículas de Al2O3 no revestimento compósito aumenta gradualmente. Na seção transversal do revestimento compósito Ni-35%Al2O3, foram encontrados mais poros, as partículas de Al2O3 aglomeraram-se, e as partículas de Al2O3 e os compostos intermetálicos produziram poros, que não foram firmemente combinados, o que facilmente levou à redução do desempenho do revestimento compósito. Conforme mostrado nas Figuras 6b, d, f e h, não há defeitos óbvios na superfície dos revestimentos compósitos de Ni, Ni-15%Al2O3 e Ni-25%Al2O3, embora haja rachaduras e poros óbvios na superfície de Ni-35%Al2O3
revestimentos compostos. As fissuras são causadas principalmente por tensões excessivas devido à aglomeração de partículas de Al2O3 e distribuição irregular dos elementos. Devido às características de rápida fusão do revestimento compósito, o gás gerado pela reação de elementos como C e S com O não tem tempo de escapar, formando assim poros. Conforme mostrado na Figura 6, após a adição de uma quantidade adequada de Al2O3, a superfície do revestimento compósito é densa e não apresenta defeitos óbvios; após a adição excessiva de Al2O3, o revestimento compósito fica sujeito a defeitos como poros e rachaduras.

2.2 Análise de microdureza
A curva de mudança da microdureza da seção transversal do revestimento compósito Ni-x%Al2O3 ao longo da direção da profundidade é mostrada na Figura 7. A microdureza do substrato é de cerca de 164HV, e a microdureza do revestimento compósito pode atingir até 1026.3. AT. A microdureza está entre 760HV e 1HV, que é 026 a 4 vezes maior que a do substrato. Conforme mostrado na Figura 5, a microdureza do revestimento compósito diminui acentuadamente após aumentar gradualmente. Isso ocorre porque existem alguns defeitos na superfície rasa do revestimento compósito, resultando em baixa microdureza da superfície; a microestrutura no interior do revestimento compósito é uniforme e fina, com poucos defeitos, e há um grande número de fases duras, e a microdureza aumenta gradativamente; a microdureza da área próxima ao substrato diminui acentuadamente até se aproximar da microdureza do substrato. Com o aumento do teor de Al7O2, a microdureza do revestimento compósito aumenta primeiro e depois diminui. Quando a fração mássica de Al3O2 é de 3%, a microdureza do revestimento compósito atinge o valor mais alto. A dureza do revestimento compósito está relacionada à qualidade da superfície e ao teor de Al25O2. Combinado com a morfologia e análise de fase do revestimento compósito, as principais razões são: primeiro, o revestimento compósito de revestimento a laser produz um grande grau de sub-resfriamento durante o processo de resfriamento rápido, refinando assim a microestrutura do revestimento, desempenhando um papel de fortalecimento de grãos finos no revestimento compósito e aumentando significativamente a microdureza do revestimento compósito; segundo, o efeito de fortalecimento da solução sólida das fases duras Fe-Ni e Fe-Ni-Cr melhora a microdureza do revestimento compósito. Combinado com os resultados de EDS (Figura 3), pode-se observar que o teor de Ni e Cr no revestimento compósito é alto, e os átomos de Fe na matriz fundida sofrem difusão de elementos no revestimento compósito. Ni e Cr são facilmente dissolvidos em Fe para formar uma solução sólida dura; terceiro, as partículas cerâmicas de Al3O2 de alta dureza são dispersas no revestimento compósito, o que melhora ainda mais a microdureza do revestimento compósito. Quando a fração mássica de Al3O2 atinge 3%, defeitos como poros e trincas aparecem na superfície do revestimento compósito, o que reduz a microdureza do revestimento compósito. Pode-se observar que a melhoria da microdureza do revestimento compósito Ni-x%Al35O2 (x≤3) se beneficia dos efeitos combinados do refinamento do grão, fortalecimento da solução sólida e fortalecimento das partículas.

2.3 Análise da resistência à corrosão do revestimento
A taxa de corrosão por perda de peso do revestimento compósito Ni-x%Al2O3 após imersão em ácido clorídrico diluído 1 mol/L por 5 h é mostrada na Figura 8. Como pode ser visto na Figura 8, com o aumento do teor de Al2O3, o peso a taxa de corrosão por perdas mostra uma tendência primeiro de diminuir e depois aumentar, e a resistência à corrosão mostra uma tendência primeiro de aumentar e depois enfraquecer. A taxa de corrosão por perda de peso do revestimento compósito Ni-25%Al2O3 é a menor e a resistência à corrosão é a melhor. A curva de polarização e os dados de ajuste do revestimento compósito Ni-x%Al2O3 são mostrados na Figura 9. Como pode ser visto na Figura 9, as curvas de polarização dos revestimentos compósitos Ni-x%Al2O3 têm formato semelhante. Com o aumento do teor de Al2O3, o potencial de corrosão mostra uma tendência de primeiro aumentar e depois diminuir, e a densidade da corrente de corrosão mostra uma tendência de primeiro diminuir e depois aumentar. O revestimento compósito Ni-25%Al2O3 tem o maior potencial de corrosão e a menor densidade de corrente de corrosão. O potencial de corrosão indica a tendência à corrosão do material. Quanto maior o potencial de corrosão do revestimento compósito, menor será a probabilidade de ele sofrer corrosão. A densidade da corrente de corrosão e a taxa de corrosão indicam a qualidade da resistência à corrosão do material. Quanto menor for a densidade da corrente de corrosão e a taxa de corrosão do revestimento compósito, melhor será a resistência à corrosão do revestimento compósito. Os dados do teste de corrosão por imersão e do teste eletroquímico do revestimento composto mostram que a densidade da corrente de corrosão e a taxa de corrosão do revestimento composto Ni-25%Al2O3 são as menores e a resistência à corrosão é a melhor. A fase cerâmica Al2O3 resistente à corrosão e as soluções sólidas de Fe-Ni e Fe-Ni-Cr aumentam o potencial de corrosão do revestimento compósito. O revestimento compósito Ni-25%Al2O3 possui menor tendência à corrosão e sua microestrutura é mais uniforme e densa; o revestimento compósito Ni-35%Al2O3 apresenta defeitos como poros e trincas, e o líquido corrosivo é mais fácil de invadir o interior, o que agrava o processo de corrosão.

A morfologia da superfície de corrosão do revestimento compósito Ni-x%Al2O3 imerso em ácido clorídrico diluído 1 mol/L por 5 h é mostrada na Figura 10. Como pode ser visto na Figura 10a, a superfície do revestimento de Ni está corroída mais severamente, a área de corrosão é maior, e uma área de corrosão contínua em forma de ravina de grande área está obviamente presente, e os poços de corrosão são mais profundos e maiores. Como pode ser visto na Figura 10b, o grau de corrosão do revestimento compósito Ni-15%Al2O3 é reduzido, a área de corrosão é reduzida, a área de corrosão contínua em forma de ravina de grande área é reduzida, os poços de corrosão são rasos, a corrosão os poços são pequenos, mas o número é grande. A morfologia da corrosão do revestimento compósito Ni-25%Al2O3 é mostrada na Figura 10c. Apenas uma pequena parte da superfície do revestimento compósito está corroída, a área de corrosão contínua em forma de ravina é menor, os poços de corrosão são menores e o número é pequeno, e o grau de corrosão é ainda mais reduzido. Como pode ser visto na Figura 10d, o grau de corrosão do revestimento compósito Ni-35%Al2O3 é agravado, a área de corrosão é aumentada, a área de corrosão contínua em forma de ravina de grande área é aumentada, a área do poço de corrosão é maior, o o número é maior e a resistência à corrosão do revestimento composto é pior. A morfologia da corrosão do revestimento compósito mostra ainda que com o aumento do teor de Al2O3, a resistência à corrosão do revestimento compósito mostra uma tendência de primeiro aumentar e depois enfraquecer, entre as quais a resistência à corrosão do revestimento compósito Ni-25%Al2O3 é a melhor . Isso ocorre porque o potencial de corrosão do revestimento compósito aumenta primeiro e depois diminui, a tendência à corrosão enfraquece primeiro e depois aumenta, a densidade da corrente de corrosão e a taxa de corrosão diminuem primeiro e depois aumentam, resultando no grau de corrosão do revestimento compósito primeiro reduzindo e depois agrava, e a área de corrosão onde o poço se expande para formar ravinas primeiro aumenta e depois diminui.

Quando o revestimento compósito é imerso em ácido clorídrico diluído 1 mol/L, o Cl− destrói facilmente o filme de passivação da superfície, o líquido corrosivo entra em contato com a superfície do revestimento compósito e uma célula galvânica de corrosão é formada e ocorre uma reação eletroquímica. Elementos como Fe, Cr e Ni sofrem reações de oxidação no ânodo, perdem elétrons e se dissolvem para formar cátions livres, e H+ sofre reações de redução no cátodo para gerar escape de H2, resultando em pontos de corrosão na superfície de corrosão, causando o compósito revestimento seja ainda mais corroído. Devido ao rápido derretimento e solidificação do revestimento a laser, a microestrutura do revestimento compósito é mais fina que a do substrato e a resistência à corrosão da estrutura refinada é mais forte. Portanto, a resistência à corrosão do revestimento compósito Ni-x%Al2O3 é melhorada sob o efeito do reforço de grãos finos. As soluções sólidas de Fe-Ni e Fe-Cr-Ni fixam firmemente as partículas de Al2O3 no revestimento composto, ligam efetivamente as partículas de Al2O3 e evitam que o líquido corrosivo entre no revestimento composto através dos poros próximos às partículas de Al2O3. O efeito de fortalecimento da solução sólida melhora a compactação do revestimento compósito e fortalece a resistência à corrosão do revestimento compósito. Depois de adicionar uma quantidade apropriada de Al2O3 ao revestimento compósito, o Al2O3 microfundido pode bloquear o canal de corrosão e reduzir a área de corrosão. A adição de uma quantidade apropriada de Al2O3 pode desempenhar um papel no fortalecimento das partículas do revestimento compósito. Quando é adicionada fração mássica de 35% de Al2O3, por um lado, a adição excessiva de Al2O3 faz com que um grande número de partículas não seja derretido, aumentando o canal de corrosão e o número de células galvânicas de corrosão. Portanto, a resistência à corrosão do revestimento compósito Ni-35%Al2O3 é reduzida. Por outro lado, após a adição excessiva de Al2O3, há um grande número de poros e rachaduras no revestimento compósito, e é mais provável que o líquido corrosivo entre no interior do revestimento compósito através dos poros e rachaduras, acelerando assim a corrosão taxa, resultando em uma diminuição na resistência à corrosão do revestimento compósito Ni-35%Al2O3. Em resumo, a melhoria da resistência à corrosão do revestimento compósito Ni-x%Al2O3 (x≤25) é o resultado do efeito combinado de fortalecimento de grãos finos, fortalecimento de solução sólida e fortalecimento de partículas.

Conclusões 3
O revestimento composto Ni-x%Al2O3 de alta dureza e resistente à corrosão foi preparado na superfície do aço inoxidável 304 por tecnologia de revestimento a laser. O efeito do teor de Al2O3 na morfologia, microdureza e resistência à corrosão do revestimento compósito foi estudado. As principais conclusões são as seguintes.

1) Uma ligação metalúrgica estreita é formada entre o revestimento compósito e o substrato. A microestrutura do revestimento compósito apresenta-se como cristais finos equiaxiais, cristais colunares direcionais e cristais celulares da superfície para o interior. O revestimento compósito Ni-x%Al2O3 (x ≤ 25) é uniforme e denso, sem defeitos óbvios. O revestimento compósito Ni-35%Al2O3 apresenta defeitos como poros e rachaduras. As principais fases do revestimento compósito Ni-25%Al2O3 são compostas por soluções sólidas de Al2O3, Fe-Ni e Fe-Ni-Cr. As partículas de Al2O3 são distribuídas principalmente no topo da zona CL para formar uma camada cerâmica. Os compostos intermetálicos são distribuídos uniformemente na zona CL para formar uma camada metálica. As partículas de Al2O3 estão firmemente fixadas no revestimento compósito pelos compostos intermetálicos.

2) A microdureza do revestimento compósito aumenta primeiro e depois diminui acentuadamente da superfície do revestimento para o substrato. Com o aumento do teor de Al2O3, a microdureza do revestimento compósito aumenta primeiro e depois diminui, a taxa de corrosão por perda de peso diminui primeiro e depois aumenta, o potencial de corrosão aumenta primeiro e depois diminui, e a densidade da corrente de corrosão diminui primeiro e depois aumenta. O revestimento compósito Ni-25%Al2O3 possui a maior microdureza e a melhor resistência à corrosão. A melhoria da microdureza e resistência à corrosão do revestimento compósito Ni-x%Al2O3 (x≤25) é o resultado dos efeitos combinados de fortalecimento de grãos finos, fortalecimento de solução sólida e fortalecimento de partículas.