Povzetek Prašek zlitine Al-Si-Ni-WC je bil uporabljen za pripravo prevleke z odličnimi lastnostmi proti obrabi na površini zavornega koluta iz aluminijeve zlitine ZL108 s tehnologijo laserske obloge. Analizirane so bile mikrostrukturne lastnosti, vrednost trdote, obrabni volumen in korozijska odpornost prevleke. Rezultati raziskave kažejo, da z uporabo kompozitne prevleke Al-18%Si-30%Ni-5%WC pridobimo gladko in enakomerno debelinsko površino obloge. Fizikalne faze v prevleki vključujejo predvsem faze cementnega karbida, kot so AlNi, AlNi3, WC in SiC, in faze cementnega karbida, ki nastanejo na kraju samem, so enakomerno porazdeljene v plasti obloge. Substrat in prevleka sta tesno združena, zrna znotraj obloge pa so prečiščena. Povprečna vrednost trdote površina obloge je 272 HV, kar je 3.1-krat večja od povprečne vrednosti trdote površine substrata ZL108. V primerjavi s podlago ima premaz boljšo odpornost proti obrabi, obraba premaza pa je manjša v okoljih z visoko temperaturo. Mehanizem obrabe prevleke je abrazivna obraba, adhezivna obraba in majhna količina oksidacijske obrabe. Odpornost proti obrabi zavornega koluta iz aluminijeve zlitine se znatno poveča.
Ključne besede laserska tehnologija; aluminijeve zlitine; laserska obloga; zavorni disk; mikrostruktura; trenje in obraba

1 Predstavitev
Z naraščajočim povpraševanjem po avtomobilih v moji državi se povečuje povpraševanje po zavornih kolutih na avtomobilskih kolesih. Večina zavornih diskov na trgu je iz sive litine [1]. Vendar pa je teža zavornega diska iz sive litine 4- do 5-krat večja od teže aluminijeve zlitine, kar močno poveča porabo goriva avtomobila med vožnjo in vodi do potrate energije. Lahka zasnova avtomobila ne le zmanjša porabo energije, ampak avtomobilu omogoča tudi večjo hitrost [2]. Trenutno vse več avtomobilov višjega cenovnega razreda uporablja zavorne kolute iz aluminijeve zlitine namesto integralno litih zavornih kolutov iz sive litine. Glavni razlog je, da je aluminijeva zlitina strukturna zlitina z nizko gostoto in enostavno obdelavo. V primerjavi z obstoječimi zavornimi koluti iz sive litine imajo zavorni koluti iz aluminijeve zlitine nizko trdoto in slabo odpornost proti obrabi. Med postopkom vožnje avtomobila se bodo pojavile plastične deformacije in druge težave, kar omejuje uporabo aluminijevih zlitin v avtomobilskih zavornih kolutih [3]. Če je površina zavornega diska prekomerno obrabljena, se zmanjša zavorna pot avtomobila, kar ogroža voznikovo življenjsko varnost [4]. Pri dolgotrajnem zaviranju bo stalno trenje med površino zavornega diska in zavorno ploščico povzročilo veliko toplote. Ta toplota se porazdeli po površini zavornega diska, zaradi česar se površina zavornega diska zmehča, kar posledično povzroči zmanjšanje odpornosti proti obrabi zavornega diska. Zato je zelo pomembno izboljšati zmogljivost površin aluminijevih zlitin z ustreznimi postopki [5-6].

Tehnologija laserske obloge je nova vrsta tehnologije spreminjanja površine. To tehnologijo je mogoče uporabiti za nanos prevleke z močnejšimi mehanskimi lastnostmi in odpornostjo proti obrabi na površino aluminijevih zlitin, ki ustreza potrebam posebnih delovnih pogojev [7-8]. Li Yu [9] je uporabil tehnologijo laserske obloge za pripravo gradientnih prevlek Al-70Si na aluminijevih zlitinah 1050 s trdoto 245 HV. Z nenehnim prilagajanjem parametrov opreme in dodajanjem majhne količine CeO2 ima premaz boljšo odpornost proti obrabi. Peng Shixin [10] je uporabil tehnologijo laserskega oplaščanja za oblaganje prahu zlitine Fe-Ni na površino aluminijeve zlitine ZL114. Pri uporabi laserja CO2 kot opreme za oblogo bosta moč laserja in premer točke vplivala na notranjo strukturo plasti obloge. Chen Zixin et al. [11] je učinkovito zmanjšal razpoke med laserskim oplaščanjem z optimizacijo parametrov laserskega postopka in sestave prahu ter predlagal metodo za reševanje razpokanja oplaščenega sloja. Shao Haiquan [12] je uporabil tehnologijo laserske obloge za oblogo Al2O3/NiCrAl kompozitne prevleke na površini substrata iz aluminijeve zlitine ZL205A. Ugotovljeno je bilo, da lahko dodatek keramičnih materialov izboljša zrnato strukturo znotraj prevleke obloge, dodatek keramičnih materialov pa močno poveča trdoto površine prevleke in znatno poveča odpornost proti obrabi. Lei Linping [13] je uporabil tehnologijo laserskega oplaščanja za oblaganje NiAl zlitine na površino aluminijeve zlitine 6065. Na novo proizvedene NiAl, Ni3Al, NiAl3 in druge nove intermetalne spojine v zlitini NiAl imajo odlično odpornost proti obrabi pri visokih temperaturah. Te trde ojačitvene faze so razpršene v prevleki obloge in hkrati tvorijo finejše celične kristale in stebričaste dendrite z dobro splošno enotnostjo. Intermetalne spojine, ki nastanejo med nikljevimi in aluminijevimi zlitinami, so relativno krhke, kar zlahka povzroči pore in razpoke v prevleki. V primerjavi s kovinami imajo intermetalne spojine, ki nastanejo in situ v nikljevih in aluminijevih zlitinah, večjo krhkost, v primerjavi s keramiko pa kažejo večjo plastičnost [14-15].

Ta papir oblikuje in meri sestavo, da zagotovi, da ima površina zavornega diska iz aluminijeve zlitine z lasersko oblogo odlično odpornost proti obrabi pri sobni temperaturi ter dobro odpornost proti obrabi in odlično odpornost proti koroziji v okolju z visoko temperaturo. Z ortogonalnimi poskusi je bilo ugotovljeno, da je zmogljivost obloge optimalna, ko je masni delež Ni 30 %.

2 Eksperimentalne metode in izbor materiala
2.1 Eksperimentalni materiali
Analiza spektra površinske energije zavornih kolutov iz aluminijeve zlitine je pokazala, da je njihova sestava podobna sestavi materialov ZL108. Zato je poskus uporabil aluminijevo zlitino ZL108 kot podlago za oblogo, njena kemična sestava pa je prikazana v tabeli 1. Ko je bila plošča iz aluminijeve zlitine ZL108 obdelana v ploščo z velikostjo 100 mm × 100 mm × 10 mm, je bila njena površina poliran z brusnim papirjem 240#, da uniči oksidni film na površini aluminijeve zlitine in pridobi enakomerno hrapavo površino; substrat je bil potopljen v posodo z raztopino acetona za ultrazvočno čiščenje, da se odstranijo nečistoče, kot je olje na površini substrata [16]; površina podlage je bila očiščena z 0.5-odstotnim masnim deležem raztopine HCl, da so površinska zrna ali meje zrn razjedena, s čimer se je povečal absorpcijski učinek površine aluminijeve zlitine na laserje; dali so ga v sušilnik za sušenje, da so bile odstranjene vse površinske nečistoče [17-18].

Kemična sestava materiala obloge je prikazana v tabeli 2, obstajajo pa 4 sheme oblikovanja obloge. Ker je odpornost proti obrabi hiperevtektične zlitine Al-Si za 25 % ~ 40 % višja kot pri evtektični ali hipoevtektični zlitini Al-Si, se vsebnost elementa Si poveča do točke hiperevtektične sestave zlitine Al-Si. Element Cr lahko prilagodi žilavost zlitine, vendar bo prekomerni element Cr oviral rekristalizacijo in rast nukleacije v substratu iz aluminijeve zlitine, tako da dodana količina (masni delež) elementa Cr v aluminijevi zlitini na splošno ne presega 0.35 % [ 19]. Prekomerna vsebnost prahu WC keramične zlitine bo povzročila preveliko razliko med trdoto prevleke in trdoto površine substrata, kar bo povzročilo luščenje prevleke na spoju, vendar lahko WC keramična faza, ki nastane znotraj prevleke, poveča trenje in obrabo. odpornost prevleke in majhna količina dodanega keramičnega materiala lahko igra vlogo pri izboljšanju strukture [12]. Dodatek elementa Cu je namenjen predvsem izboljšanju vezne sile znotraj prevleke. Dodatek velike količine prahu zlitine Ni zmanjša koeficient toplotnega raztezanja prevleke obloge, s čimer se zagotovita trenje in zmogljivost prevleke pri visoki temperaturi. Intermetalna spojina, oblikovana znotraj zlitine nikelj-aluminij, ima nizko gostoto in močno odpornost proti oksidaciji ter ima močno odpornost proti koroziji in odpornost proti obrabi pri visokih temperaturah.

Pripravljen prašek se postavi v planetarni kroglični mlin za mešanje. Hitrost krogličnega mlina je 200 r·min-1, nastavljenih je 6 obratovalnih ciklov, vsak obratovalni cikel je 60 min. Po končanem krogličnem mletju se mešani prah filtrira s pomočjo sita. Nazadnje se suši v sušilnici pri 100 ℃ 5 ur, da se odstrani vlaga. Največja laserska moč optičnega laserja v opremi za oblaganje je 2 kW, parametri postopka oblaganja pa so prikazani v tabeli 3. Okolje v komori za lasersko oblaganje je vakuumsko okolje, ki zagotavlja, da v poskusu ne pride do redoks reakcije. Oprema za lasersko oblaganje in diagram njenega načela obdelave sta prikazana na sliki 1.

2.2 Eksperimentalna metoda
Pripravljeno prevleko smo rezali vzdolž smeri pravokotno na smer laserskega skeniranja, da smo dobili vzorec, površino pa brusili in polirali z različnimi vrstami SiC brusnega papirja; poliran vzorec smo dali v pripravljen Kellerjev reagent za površinsko korozijo in hkrati opazovali površinsko mikrostrukturo; mikroskopsko morfologijo površine vzorca smo karakterizirali z vrstično elektronsko mikroskopijo (SEM), fazno sestavo materiala smo izmerili s tehnologijo rentgenske difrakcije (XRD), vrednost trdote površine obloge pa smo izmerili z merilnikom trdote po Vickersu. ; zmogljivost trenja in obrabe vzorca je bila preizkušena s testerjem trenja in obrabe, jeklena krogla GCr15 s trdoto 240 HV in premerom 4.6 mm je bila izbrana kot torni par med preskusom, uporabljena obremenitev (F) je bila 20 N, in čas obrabe je bil 20 minut; materiali substrata in prevleke so bili elektrokemično testirani pri sobni temperaturi z uporabo raztopine NaCl s 5 % masnim deležem, da se analizira njihova odpornost proti koroziji.

3 Rezultati in razprava
3.1 Karakterizacija in analiza faze
Fazna sestava prevleke je bila karakterizirana in analizirana z XRD. Spekter skeniranja je prikazan na sliki 2. Faza prevleke je v glavnem sestavljena iz prenasičene trdne raztopine α-A1 in nekaterih keramičnih faz (WC, SiC, WSi2) in intermetalnih spojin NiAl. Zrna NiAl pripadajo urejeni kubični strukturi s telesnim središčem tipa B2 [20], z urejeno atomsko razporeditvijo, pravilno porazdelitvijo, močno vezno silo, dobro toplotno prevodnostjo in odpornostjo proti oksidaciji pri visokih temperaturah, močno odpornostjo proti obrabi, odlično toplotno stabilnostjo, tališčem 1638 ℃, toplotna prevodnost 70~80 W·mK-1 (20~1100 ℃), zaradi česar je temperaturni gradient in toplotna obremenitev nizka vrednost materiala in tako izboljša njegovo toplotno utrujenost [21-22]. Kot je razvidno iz slike 2, se prvi vrh, ki ustreza fazi α-Al, zmanjšuje s povečanjem vsebnosti Ni. Glavni razlog je, da se s povečanjem vsebnosti Ni vsebnost Al v bazenu staline stalno zmanjšuje. Hkrati se vrednost vrha, ki ustreza ustvarjenemu materialu Ni3Al, počasi povečuje in trde keramične faze, kot sta WSi2 in SiC, se pojavljajo predvsem v stranskih vrhovih.

3.2 Mikrostruktura
Da bi zagotovili, da ima načrtovana prevleka za oblogo močno vezno silo s podlago, in da bi raziskali vsebnost specifičnih komponent elementov v prevleki, da bi zagotovili, da ima prevleka močno odpornost proti obrabi, ta dokument doda različne vsebnosti prahu zlitine Ni in preverja odpornost proti obrabi površine zavornega diska z ortogonalnimi poskusi. Slika 3 prikazuje SEM slike prevleke pri različnih vsebnostih Ni, kjer sta točki A in B tipični strukturi intermetalnih spojin NiAl. Iz procesa kristalizacije Ni Al je razvidno, da se s povečevanjem vsebnosti Ni povečujejo spojine NiAl, kar neposredno vpliva na vsebnost spojin Ni3Al.
Ni+Al→NiAl, (1)
Ni+Al+NiAl→Ni3Al. (2) Kot je prikazano na sliki 3, sta glavni kristalni obliki intermetalnih spojin Ni-Al v prevleki enakoosna kristalna struktura (točka A) in celična kristalna struktura (točka B). Pri skeniranju točk A in B se ugotovi, da je atomsko razmerje Ni in Al v točki A približno 1:1, atomsko razmerje v točki B pa približno 3:1. V kombinaciji z analizo XRD spektra na sliki 2 sklepamo, da sta fazni strukturi v točkah A in B NiAl in Ni3Al. V primerjavi s sliko 3 je razvidno, da nenehno dodajanje Ni vodi do postopnega povečanja celične kristalne strukture Ni3Al. Ko masni delež Ni doseže 35 %, se prevleka lokalno zlomi na točki B. To je predvsem zato, ker se z nenehnim dodajanjem elementov Ni postopoma povečujejo in-situ ustvarjene intermetalne spojine Ni-Al v prevleki obloge in prekomerni Ni3Al faza povzroči, da se krhkost prevleke še naprej povečuje [23-24]. Pri hitrem strjevanju laserske obloge bo pretirana krhkost povzročila zlom prevleke. To bo povzročilo odpadanje premaza v dejanskih delovnih pogojih, kar bo vplivalo na življenjsko dobo zavornega koluta. Zato v nadaljnjih poskusih ne bomo obravnavali prednosti in slabosti prevleke z masnim deležem Ni 35 %.

Slika 4 je spekter energijsko disperzivnega spektrometra (EDS) prevleke, ko je masni delež Ni 30 %. V točkah B′ in A′ je masni delež elementa WC 98 %. Analiza kaže, da WC po termični razgradnji postopoma prehaja v različna področja prevleke; glavna elementa v točki C′ sta Al in Ni; glavna elementa v točki D′ sta Si in C. EDS analiza prevleke kaže, da: elementi Ni in Al so dobro združeni znotraj prevleke in nove intermetalne spojine AlNi faza in Ni3Al nastajajo in situ. Enakomerno so porazdeljeni znotraj prevleke v obliki stebrastih kristalov in celičastih kristalov; primarna Si faza in keramična faza WC sta vgrajeni v sredino prevleke. Te trde in na obrabo odporne faze igrajo podporno vlogo v premazu in imajo funkcijo odpornosti proti trenju in obrabi.

3.3 Analiza trdote
Slika 5 prikazuje mikrotrdoto prereza prevleke in SEM sliko vezne površine. Vidimo lahko, da sta obloga in substrat iz aluminijeve zlitine medsebojno infiltrirana in da se ne ustvarijo nobene pore. V primerjavi s trdoto blizu območja toplotnega vpliva (HAZ) in trdoto podlage se je površinska trdota prevleke močno izboljšala. S stalnim dodajanjem Ni se trdota prevleke postopoma povečuje, vendar ni pojava previsoke ali prenizke trdote, kar kaže na enakomerno porazdelitev notranje strukture prevleke. Lasersko oplaščenje ima visoko hitrost skeniranja, zaradi česar se staljena plast prehitro strdi [25], zrna pa nimajo časa rasti znotraj prevleke, zato so notranja zrna prečiščena. Hkrati med prehitrim postopkom strjevanja kovinske spojine, ki se izločijo v bazenu staline, posredno povečajo učinkovitost prevleke in močno izboljšajo trdoto prevleke. Preizkus trdote je bil izveden v intervalih po 0.5 mm v substratu in prevleki. Širina vezne površine med podlago in prevleko je bila približno 0.75 mm. Ker je bila širina lepilne površine razmeroma majhna, smo preizkus trdote izvajali v intervalih po 0.25 mm. Vidimo lahko, da se vrednost trdote območja lepljenja postopoma povečuje. Povprečna trdota površine aluminijeve zlitine ZL108 je 90 HV. Ko je masni delež Ni 30 %, je povprečna trdota območja lepljenja prevleke približno 214 HV, povprečna trdota površine prevleke pa približno 272 HV, kar je približno 3-krat večja od povprečne trdote substrata ZL108. Glavni razlog je, da se pod delovanjem laserskega oplaščenja postopoma poveča sposobnost meje zrn, da prepreči deformacijo, zato ni enostavno povzročiti plastične deformacije znotraj prevleke, prevleka pa ima večjo trdoto. Hkrati se znotraj prevleke plašča tvori velika količina intermetalnih spojin NiAl in nekaj trdih faz, ki ovirajo dislokacijski zdrs v kristalu [26]. Pod vplivom finozrnatega utrjevanja in intermetalnih spojin se notranja trdota prevleke močno izboljša v primerjavi s trdoto podlage, kar preprečuje poškodbe površine prevleke zaradi razlike v trdoti med procesom trenja in obrabe.

3.4 Učinkovitost trenja in obrabe
Slika 6 prikazuje krivulje koeficienta trenja prevleke in podlage pri sobni temperaturi (RT) in visoki temperaturi, ko je masni delež Ni 30 %. Kot je razvidno iz slike 6 (a), se zdi, da koeficient trenja obloge ni prenizek ali previsok, ko se temperatura poveča. Na začetku trenja in obrabe je površina prevleke v točkovnem stiku z jekleno kroglico GCr15 na eksperimentalni mizi, hrapavost površine polirane prevleke in jeklene kroglice pa je zelo majhna [27]. Ko pa se poskus trenja in obrabe nadaljuje, prevleka počasi preide v fazo utekanja in koeficient trenja med površinama rahlo niha. Med postopkom trenja in obrabe se kontaktna površina med jekleno kroglico GCr15 in podlago postopoma povečuje, kontaktni način se postopoma spremeni v površinski stik, sprememba koeficienta površinskega trenja se začne zmanjševati in prevleka preide v stopnjo stabilne obrabe.

Kot je prikazano na sliki 6 (b), je povprečni koeficient trenja aluminijeve zlitine ZL108 0.31 pri sobni temperaturi, povprečni koeficient trenja prevleke pa je nižji od koeficienta trenja podlage, ko je masni delež Ni 30%, kar je približno 0.29. Ko temperatura okolja doseže 100 °C, je nihanje povprečnega koeficienta trenja površine prevleke manjše od nihanja površine podlage, nihanje povprečnega koeficienta trenja površine podlage pa je večje od nihanja prevleke v začetni fazi. Hkrati se zaradi stalne obrabe nihanje koeficienta trenja substrata iz aluminijeve zlitine postopoma zmanjšuje, medtem ko ima premaz dobro prilagodljivost na temperaturo in koeficient trenja je relativno stabilen. Pri stabilni obrabi so koeficienti trenja pri različnih temperaturah blizu, kar je morda zato, ker so ostanki, ki nastanejo med procesom trenja in obrabe, izpostavljeni abrazivni obrabi na površini. Pri različnih temperaturah je koeficient trenja prevleke stabilnejši od koeficienta trenja podlage.

Slika 7 (a) prikazuje prostornino obrabe podlage in prevleke pri različnih vsebnostih Ni. Globina obrabe in prostornina obrabe vseh prevlek za obloge sta nižji kot pri materialu substrata, kar intuitivno odraža odpornost prevleke proti obrabi. Istočasno povečanje Ni v prevleki obloge povzroči postopno zmanjševanje volumna obrabe. Ko je masni delež Ni v prevleki obloge 30 %, je prostornina obrabe prevleke le 1/4.47 volumna obrabe podlage.

Slika 7 (b) prikazuje prostornino obrabe podlage in prevleke pri različnih temperaturah, ko je masni delež Ni 30 %. Ko temperatura narašča, se volumen obrabe površine aluminijeve zlitine ZL108 postopoma povečuje. Glavni razlog je, da se z zvišanjem temperature površina materiala iz aluminijeve zlitine "zmehča". Med procesom obrabe pri visoki temperaturi del obrabe lepila povzroči večjo izgubo zaradi trenja. V primerjavi s substratom iz aluminijeve zlitine je premaz dodan z elementi Ni, odpornimi na visoke temperature, stopnja mehčanja površine materiala pa je nizka. Hkrati se med procesom trenja in obrabe v pogojih visoke temperature pojavi določena količina oksidacijske obrabe [26]. Oksidni film, ustvarjen na površini substrata, je tanjši, medtem ko ima premaz boljše antioksidativne lastnosti kot aluminijeva zlitina ZL108. V procesu poškodbe površinskega oksidnega filma nastane nov oksidni film, ki lahko zmanjša trenje in se upre obrabi na površini prevleke [28]. Ko se temperatura dvigne, se torej obrabni volumen prevleke zmanjša.

Površino brazgotine obrabe smo opazovali z interferometrom bele svetlobe in zabeležili dvodimenzionalno in tridimenzionalno morfologijo brazgotine obrabe. Istočasno je bila dvodimenzionalna krivulja globine obrabe integrirana s programsko opremo Gwyddion za izračun povprečne globine obrabe, kot je prikazano na sliki 8. Dobimo lahko, da je povprečna globina obrabe substrata 65.31 μm, povprečna globina obrabe prevleke je 20.23 μm, ko je masni delež Ni 20 %, povprečna globina obrabe prevleke je 17.8 μm, ko je Masni delež Ni je 25 %, povprečna globina obrabe prevleke pa je 15.96 μm, če je masni delež Ni 30 %. Zaradi povečanja vsebnosti Ni v prevleki je vrednost globine obrabe prevleke čedalje manjša. To tudi kaže, da se z nenehnim dodajanjem Ni odpornost proti obrabi substrata postopoma povečuje. V kombinaciji s sliko EDS prevleke na sliki 4 so glavni razlogi naslednji: po dodajanju Ni se faza izboljšanja odpornosti proti obrabi v materialu prevleke razprši znotraj prevleke. Te primarne Si in in situ ustvarjene keramične faze SiC, WSi2 itd. imajo visoko trdoto in močno odpornost proti obrabi v prevleki, kar ovira obrabo materiala. Ustvarjanje trde faze zmanjša izgubo zaradi trenja v prevleki. To je tudi razlog za neenakomerno tridimenzionalno morfologijo.

3.5 Morfologija obrabninske brazgotine
Slika 9 prikazuje morfologijo obrabe aluminijeve zlitine ZL108 in obloge pri različnih temperaturah. Vidimo lahko, da ima substrat iz aluminijeve zlitine oranje in odpadanje zaradi utrujenosti različnih stopenj pri različnih temperaturah, odvajanje zaradi utrujenosti pa je resnejše pri temperaturi 100 ℃. To je predvsem zato, ker ima čista aluminijeva zlitina resen pojav mehčanja pri visoki temperaturi, substrat pa je nagnjen k hudi toplotni oksidaciji [29]. Mehanizem obrabe podlage iz aluminijeve zlitine je abrazivna obraba pri sobni temperaturi ter adhezivna obraba in majhna količina oksidativne obrabe pri 100 ℃. Vendar pri materialu za prevleko noben površinski material ni odpadel, ne glede na to, ali je pri sobni temperaturi ali pri visoki temperaturi. Mehanizem obrabe podlage in prevleke iz aluminijeve zlitine je predvsem abrazivna obraba. Kot je prikazano na sliki 10 (a), bo med postopkom obrabe zaradi nižje trdnosti površine prevleke kot GCr15 prišlo do rahlega luščenja. Del odluščenih drobcev postanejo delci in se nenehno stiskajo na kontaktno površino [Slika 10 (b)], del jih sila obremenitve stisne na obrabno površino, da se tvori adhezijska plast [Slika 10 (c)], in del njih postane oksidna plast zaradi toplote, ki nastane zaradi trenja [Slika 10 (d)]. Trdota oksidne plasti ni visoka in med neprekinjeno obrabo bodo nastale razpoke, nato pa se bo odluščila v oksidne delce in na površini se bo oblikovala nova oksidna plast [30]. Z naraščanjem temperature se počasi povečujeta oksidacijska obraba in obraba lepila. V okolju 100 ℃ se površina premaza obrabi bolj gladko. To je zato, ker ima med postopkom obrabe oksidni film prevleke večjo trdoto in raste hitreje ter lahko s časom med nošenjem dopolni lastno izgubo zaradi trenja.

3.6 Elektrokemična korozija
Slika 11 prikazuje elektrokemične polarizacijske krivulje podlage in prevleke zlitine, kjer je ΔEp potencial pasivacijske cone, Epit potencial luknjičaste luknje in Ecorr potencial korozije. Tabela 4 prikazuje rezultate elektrokemičnega izračuna substrata in prevleke, kjer je Icorr gostota korozijskega toka. Vidimo lahko, da se z dodatkom prahu zlitine Ni korozijski potencial prevleke iz zlitine postopoma povečuje. Večji ko je potencial samokorozije, večja je korozijska odpornost materiala. Eksperimentalna oprema uporablja relativno stabilno elektrodo s tremi telesi. V skladu s Faradayevim zakonom elektrolize lahko gostota korozijskega toka v Tafelovi krivulji neposredno karakterizira stopnjo korozije materiala [31]. S povečanjem vsebnosti Ni se gostota korozijskega toka postopoma zmanjšuje, kar kaže na večjo korozijsko odpornost materiala. Ko je masni delež Ni 35 %, se polarizacijska krivulja močno spremeni. Glavni razlog je lahko v tem, da se na površini obloge pojavi več razpok, kar jo prizadene. Vendar tako potencial samokorozije kot gostota toka kažeta, da je njegova odpornost proti koroziji povečana. Hkrati tako Tafelova polarizacijska krivulja podlage kot Tafelova polarizacijska krivulja prevleke ustvarjata gladek in neprekinjen interval pasivacije med korozijskim procesom, ki se neposredno kaže kot film produkta korozije na površini prevleke. Zato dodatek Ni zmanjša vsebnost elementa Al in postopoma skrajša interval pasivacije. Ko se proces korozije nadaljuje, se ta film produkta korozije razgradi, stopnja korozije postopoma narašča in se končno vrne na prvotno raven.

Zaključek 4
Kompozitna prevleka Al-18%Si-30%Ni-5%WC je bila pripravljena na površini substrata iz aluminijeve zlitine ZL108 z laserskim oblaganjem. Njegova faza je bila karakterizirana in analizirana, notranja mikrostruktura je bila opazovana in analizirana, poskusi trenja in obrabe so bili izvedeni pri sobni temperaturi in visoki temperaturi ter končno raziskana njegova odpornost proti koroziji.

Trdota prevleke je bila izboljšana v primerjavi s trdoto aluminijeve zlitine ZL108, izboljšana pa je bila tudi odpornost proti obrabi. In-situ ustvarjene NiAl, Ni3Al, SiC in druge trde faze so enakomerno porazdeljene znotraj prevleke, kar podpira in krepi prevleko. Mehanizem obrabe podlage in prevleke pri sobni temperaturi je predvsem abrazivna obraba. Mehanizem obrabe substrata v okolju z visoko temperaturo je adhezivna obraba in majhna količina oksidativne obrabe, medtem ko je mehanizem obrabe prevleke v okolju z visoko temperaturo sestavljen predvsem iz abrazivne obrabe, oksidativne obrabe in adhezivne obrabe. Odpornost proti obrabi materiala za prevleko je bistveno boljša od odpornosti materiala substrata. Ko se temperatura okolja poveča, se reakcija toplotne oksidacije prevleke okrepi in na prevleki se ustvari kompozitni oksidni film, ki ublaži izgubo zaradi trenja zaradi adhezivne obrabe in abrazivne obrabe, zaradi česar se volumen obrabe prevleke pri visoki temperaturi manjša kot pri sobni temperaturi. V nasičeni raztopini NaCl je korozijska odpornost prevleke znatno višja od odpornosti podlage, izboljšanje korozijske odpornosti pa močno podaljša življenjsko dobo zavornega koluta.