レーザークラッド（NiCr）92-x Mo8Tix コーティングの微細構造と耐摩耗性に及ぼす窒化の影響

摩耗と腐食は、材料の表面破損の 2 つの重要な原因です。 ただし、化学熱処理、レーザークラッディング、蒸着、電気メッキ、スプレーなどの表面強化技術により、金属表面の耐摩耗性を効果的に向上させることができます。 現在、窒化処理技術とレーザークラッド技術は一般的な強化手段であり、海洋産業、航空、原子力などの分野で広く使用されています。 FeCrNiMo コーティングは、レーザー クラッディング技術によって作成されました。 リングブロック摩擦摩耗の形で、クラッド層の主なメカニズムは摩耗摩耗と酸化摩耗であることが判明しました。 ボールとディスクの往復摩擦と摩耗の形で、クラッド層は酸化摩耗と疲労摩耗メカニズムによって支配されます。

従来の窒化処理には時間がかかり、効率が低いという問題がありました。 窒化効率を向上させ、脆い窒化層を低減し、高窒化層の耐摩耗性をさらに向上させるには、現在主な課題に直面している。

TiとNの結合力は非常に強い。 Tiを適切に添加することにより、表面硬さと窒化層の深さを増大させ、窒化効率を向上させることができる。 同時に、Tiは結晶粒を微細化する効果があり、高窒化層の靭性を向上させることができます。 したがって、この論文では、異なる Ti 含有量 (NiCr) 92-x Mo8Tix (x=2、Ni-Cr-Mo- の微細構造、硬度、耐摩耗性、耐食性に対する Ti 含有量の影響) Ti レーザークラッディングとプラズマ窒化複合層が研究され、コーティングの耐摩耗性と耐食性を向上させるための理論的および実験的根拠を提供するために、考えられる摩耗と腐食のメカニズムが検討されました。

母材として304SSを選択し、純度99.95mass%以上、粒径48～74μmのNi、Cr、Mo、Ti金属粉末を選択しました。 秤量は、モル比（ＮｉＣｒ）｛｛５｝×Ｍｏ８Ｔｉｘ（×｛｝｝および４ａｔ％）に従って実施した。 説明を簡単にするために、調製したコーティングをそれぞれS1およびS2と名付け、その組成を表1に示しました。粉末を真空ステンレス鋼容器に入れ、ステンレス鋼球を6分間の粉砕ボールとして使用しました。 h、そして粉砕された粉末を真空乾燥オーブン中で60度で24時間乾燥させます。 マトリックス表面に厚さ 2 mm の合金粉末をプリセットパウダー法によりコーティングし、最大出力 2 kW の光ファイバー半導体エキサイザー (LSJG-BGQ-2000) を使用しました。クラッディング。 出力は２．０ｋＷ、走査速度は３０ｍｍ／分、多チャンネルクラッドのオーバーラップ率は４０％〜５０％、Ａｒガスを１５Ｌ／分の流量でＡＲガス中に流した。 縦型補助加熱式イオン窒化炉（FD-WR60/80）を用いて、動作電圧720V、真空度（350±10）Pa、窒化温度540℃、保持時間8hで試料を窒化処理した。 N2 と H2 を 1:5 の比率で注入した窒化処理後のサンプル名は、304-N、S1-N、S2-N でした。

表 1 (NiCr ) 92-x Mo8 Tix コーティングの化学組成 (at%)

サンプルをワイヤ切断機で 10 mm × 5 mm のテストブロックに切断し、金相標準まで研磨し、王水 (HCl ∶ HNO3=3 ∶ 1) で腐食しました。 サンプルの相組成は、D/MAX-2500PC X 線回折装置 (XRD) によって分析されました。 放射線源としてCu Kターゲット（λ= 0.15405 nm）を使用し、管電圧は40 kV、管電流は100 mA、走査角度は20度～100度です。 走査型電子顕微鏡 (SEM、FEI Nova NanoSEM 450) とエネルギー分散型分光法 (EDS) を使用して、コーティングの微細構造、化学組成、窒化厚さを分析しました。 ビッカース硬度計 (HVS-1000) を使用して、コーティング表面およびコーティングの最上部から基材までの微小硬度を、荷重 100 g、荷重時間 15 秒で測定しました。 往復ボールとプレートの摩擦摩耗試験機 (Rect MFT-5000) を使用して、次のようにコーティングの摩耗線を試験しました。負荷荷重は 20 N、摩耗時間は 10 分、研削材はは、直線直径９．８ｍｍのＡｌ２Ｏ３ボールであった。 同時に摩擦係数 (COF) を記録し、BRUKER Contour GT-K1 と SEM によって摩耗形態を分析しました。 クラッドコーティングと窒化表面の腐食挙動は、従来の 3 電極システムモードを使用してテストされました。 試験装置は Gmary Reference 3000 電気化学ワークステーションでした。 試験表面を作用電極として使用し、飽和カロメル電極 (SCE) を参照電極として使用し、白金電極を対電極として使用しました。 電解液は3.5質量%NaCl水溶液です。 サンプルを 1 mol/L HCl 溶液に 24 時間浸漬し、無水アルコールで軽く洗浄して乾燥し、腐食形態を SEM で観察しました。

1) (NiCr) 92-x Mo8 Tix クラッド層は、主に FCC 相、σ-CrMo 相および少量の Cr2Ti 相から構成されます。 窒化処理後の(Cr,Ti)N相の形成。 Ti含有量の増加に伴い、(Cr,Ti)N相の含有量が増加し、窒化層の厚さが増加する。

2) Ti 含有量が増加すると、コーティングの硬度が増加し、最大 531 HV0.1 になります。 窒化処理後、コーティングの硬度は大幅に増加し、最高は 1258 HV0.1 になります。 304SSは、非窒化コーティングや窒化処理に比べて、摩擦係数、摩耗痕の幅や深さ、摩耗量が非常に少ないです。 摩耗機構が凝着摩耗から摩耗摩耗に変化し、耐摩耗性が大幅に向上します。

3) 窒化皮膜の腐食電流密度（Icorr）は、非窒化皮膜や窒化後の 304SS に比べて非常に低く、孔食現象が発生しません。 中でもS1-Nは3.5mass%NaCl溶液中での耐食性に優れています。 浸漬腐食試験の結果、窒化後の皮膜表面にはわずかな腐食跡が残り、耐食性が向上することがわかりました。

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