Μπορεί η επιφανειακή επεξεργασία να βελτιώσει την αντίσταση στη διάβρωση των μεταλλικών 3D εκτυπωμένων εξαρτημάτων;

一, Το κύριο μέρος της τεχνολογίας επιφανειακής επεξεργασίας
Η κατάσταση της επιφάνειας έχει άμεση επίδραση στο πόσο καλά αντιστέκονται στη διάβρωση τα μεταλλικά τυπωμένα αντικείμενα 3D. Η τραχύτητα της επιφάνειας, τα μικροσκοπικά ελαττώματα και ο διαχωρισμός της σύνθεσης επιταχύνουν τη διείσδυση διαβρωτικών ουσιών όπως ιόντα χλωρίου και όξινα αέρια. Από την άλλη πλευρά, οι μέθοδοι επιφανειακής επεξεργασίας καθιστούν τα υλικά πιο ανθεκτικά στη διάβρωση κάνοντας τα εξής:
Αφαίρεση ελαττώματος: Απαλλαγείτε από τα ελαττώματα της επιφάνειας, συμπεριλαμβανομένων των μη λιωμένων σωματιδίων σκόνης και τα επικαλυπτόμενα ίχνη της λιωμένης πισίνας και κάντε πιο δύσκολο να κολλήσουν τα διαβρωτικά μέσα. Η χημική στίλβωση, για παράδειγμα, μπορεί να απαλλαγεί από ένα κολλώδες στρώμα πάχους 70 μm διαλύοντας επιλεκτικά τις επιφανειακές προεξοχές. Αυτό μειώνει σημαντικά την πιθανότητα διάβρωσης με κοιλότητες.
Η βελτιστοποίηση της μικροδομής σημαίνει αλλαγή του μεγέθους των κόκκων και απαλλαγή από τον διαχωρισμό των συστατικών με τη χρήση μεθόδων θερμικής επεξεργασίας ή τροποποίησης επιφάνειας. Για παράδειγμα, η θερμή ισοστατική συμπίεση (HIP) μπορεί να κάνει την πυκνότητα ενός υλικού σχεδόν 100%, να απαλλαγεί από τους εσωτερικούς πόρους και να κάνει πιο δύσκολη τη διέλευση των διαβρωτικών μέσων.
Για να προστατεύσετε το μεταλλικό υπόστρωμα από το διαβρωτικό μέσο, ​​φτιάξτε ένα παχύ φιλμ οξειδίου, στρώμα κράματος ή επίστρωση στην επιφάνεια. Για παράδειγμα, η ανοδίωση μπορεί να δημιουργήσει μια επίστρωση Al 2 O3 πάχους 5 έως 20 μ m στην επιφάνεια των κραμάτων αλουμινίου. Αυτό τα καθιστά πολύ πιο ανθεκτικά στη διάβρωση με ψεκασμό αλατιού.
2, Η πιο κοινή προσέγγιση επιφανειακής επεξεργασίας και πώς βοηθά στην προστασία από τη διάβρωση
1. γδάρσιμο με χημικά και γέμισμα με ηλεκτρισμό
Χημική στίλβωση: χρήση ισχυρών οξειδωτικών διαλυμάτων οξέος (όπως υδροχλωρικό οξύ και νιτρικό οξύ) για την επιλεκτική διάλυση των εξογκωμάτων στην επιφάνεια, καθιστώντας την λεία σε επίπεδο κάτω-μικρο. Μετά τη χημική στίλβωση, η τραχύτητα επιφάνειας του τρισδιάστατου εκτυπωμένου κράματος τιτανίου κυμαίνεται από 6–12 μm σε 0,2–1 μm. Η κρίσιμη θερμοκρασία διάτρησης (CPT) σε ένα διάλυμα NaCl 3,5% ανεβαίνει κατά 15 βαθμούς, γεγονός που το καθιστά πολύ πιο ανθεκτικό στη διάβρωση με κοιλότητες.
Ηλεκτροχημική στίλβωση: Χρησιμοποιώντας ηλεκτρολυτικές διεργασίες για να αποκτήσετε ομαλότητα νανοκλίμακας και ταυτόχρονα να δημιουργήσετε ένα φιλμ παθητικοποίησης. Για παράδειγμα, η ηλεκτροχημική στίλβωση μείωσε την τραχύτητα της επιφάνειας του ανοξείδωτου χάλυβα 316L από 8 μm σε 0,18 μm και τον ρυθμό διάβρωσης στα προσομοιωμένα σωματικά υγρά κατά 90%, κάτι που χρειάζονται τα ιατρικά εμφυτεύματα για μακροχρόνια χρήση.
2. Αλλαγή της επιφάνειας και θέρμανση
Η θερμική επεξεργασία είναι η διαδικασία για την απαλλαγή από την εσωτερική τάση και τη βελτίωση της δομής των κόκκων. Η ανόπτηση και η απόσβεση είναι δύο παραδείγματα αυτού. Για παράδειγμα, μετά από θερμική επεξεργασία, ο ρυθμός οξείδωσης των πτερυγίων τουρμπίνας κινητήρα αεροσκαφών σε υψηλές θερμοκρασίες πέφτει κατά 50 βαθμούς και η διάρκεια ζωής τους αυξάνεται κατά 20%.
Εναζώτωση ή ενανθράκωση της επιφάνειας: Τοποθέτηση ατόμων αζώτου ή άνθρακα στην επιφάνεια σε υψηλές θερμοκρασίες για τη δημιουργία ενός στρώματος διάχυσης που είναι πολύ σκληρό και ανθεκτικό στη διάβρωση. Για παράδειγμα, μετά τη νιτροποίηση, η σκληρότητα της επιφάνειας του χάλυβα καλουπιού φτάνει στα 1000–1200 HV και μπορεί να αντισταθεί στη διάβρωση με ψεκασμό αλατιού για περισσότερες από 1000 ώρες.
3. Τεχνολογία για επίστρωση
Φυσική εναπόθεση ατμών (PVD): Τοποθέτηση ισχυρών επικαλύψεων όπως TiN και CrN για να γίνουν τα πράγματα πιο ανθεκτικά στη φθορά και τη διάβρωση. Για παράδειγμα, μετά την επίστρωση PVD, ο ρυθμός οξείδωσης των κραμάτων με βάση το νικέλιο-που εκτυπώθηκαν σε 3D πέφτει κατά 80% σε υψηλή θερμοκρασία 650 μοιρών.
Χημική επιμετάλλωση/επιμετάλλωση: Τοποθέτηση στρωμάτων Ni-P, Ni-Β και άλλων κραμάτων για την πλήρωση των ελαττωμάτων της επιφάνειας και τη δημιουργία μιας προστατευτικής μεμβράνης. Το ηλεκτρικό κράμα φωσφόρου νικελίου, για παράδειγμα, μπορεί να μειώσει την πυκνότητα του ρεύματος διάβρωσης του ανοξείδωτου χάλυβα στο θαλασσινό νερό κατά 95%. Η αντοχή του στη διάβρωση είναι σχεδόν εξίσου καλή με αυτή του κράματος τιτανίου.
Η ανοδίωση είναι καλή για την παραγωγή παχιών στρωμάτων οξειδίου σε ελαφρά μέταλλα όπως τα κράματα αλουμινίου. Για παράδειγμα, μετά από αυστηρή ανοδίωση, τα μέρη από κράμα αλουμινίου των διαστημικών σκαφών μπορούν να αντέξουν τη διάβρωση με ψεκασμό αλατιού για περισσότερες από 5000 ώρες και έχουν θερμοκρασία τήξης 2320K. Αυτό πληροί πολύ υψηλά περιβαλλοντικά πρότυπα.
3, Παραδείγματα για το πώς ο κλάδος χρησιμοποιεί δεδομένα και περιπτώσεις
Στον αεροδιαστημικό τομέα, τα πτερύγια τουρμπίνας κινητήρα LEAP της GE Aviation χρησιμοποιούν τρισδιάστατη εκτύπωση και χημική στίλβωση για να κάνουν την επιφάνεια πιο λεία, από 10 μm σε 1 μm, κάνοντας έτσι τον κινητήρα 8% πιο αεροδυναμικό. Ταυτόχρονα, η θεραπεία HIP απαλλάσσει τους εσωτερικούς πόρους, γεγονός που επεκτείνει τη διάρκεια ζωής της κόπωσης σε υψηλή{{5} θερμοκρασία από 5000 σε 12000 κύκλους.
Ιατρικά εμφυτεύματα: Μετά από ηλεκτροχημική στίλβωση, η τρισδιάστατη συσκευή σύντηξης από κράμα τιτανίου της Johnson & Johnson- έχει τραχύτητα επιφάνειας 0,8 μm, μείωση 90% στην πρόσφυση του Staphylococcus aureus και ποσοστό κλινικής επιτυχίας άνω του 95%.
Ocean Engineering: Ο ρυθμός διάβρωσης της τρισδιάστατης εκτυπωμένης βαλβίδας από νικέλιο από αλουμίνιο που κατασκευάστηκε από την CNOOC σε αλμυρό νερό αυξήθηκε από 0,5 mm/έτος σε 0,05 mm/έτος μετά την επένδυση με λέιζερ και τη χημική επινικελίωση. Η διάρκεια ζωής της βαλβίδας αυξήθηκε επίσης κατά 10 φορές.