Композитни панели од титанијумског челика су последњих година добили широку пажњу у областима нафтне, хемијске, енергетске и поморског инжењерства због својих одличних механичких својстава челика и отпорности титанијума на корозију. Међутим, када се композитне плоче од титанијумског челика примењују у тешким морским окружењима, њихове крајње стране подлежу галванској корозији због потенцијалне разлике између титанијума и челика, што погоршава њихове перформансе током стварног рада. Стога је усвајање одговарајућих метода за заштитну обраду чеоних површина композитних плоча од титан челика од великог значаја и вредности. Али тренутно, скоро да нема релевантних извештаја. Више истраживања је фокусирано на припрему премаза на површини титанијумских или челичних плоча како би се побољшале перформансе подлоге, углавном укључујући термичко прскање и ласерско облагање. Процес термичког прскања има високу ефикасност, флексибилан и једноставан рад, али због широког температурног опсега његовог извора топлоте, дефекти као што су поре су склони да се појаве у премазу, а преостали термички стрес је релативно велик.
1. Припрема титанијумског премаза
Материјал супстрата је композитна плоча од титанијумског челика коју производи Хунан Ксиангтоу Јинтиан Титаниум Метал Цо., Лтд. користећи методу вакуумског обликовања. Титанијумска плоча је дебљине 1,80 мм, а челична 10,20 мм, као што је приказано на слици 1. Пре припреме титанијумског премаза, користите 220 #, 360 #, 600 #, 800 #, 1000 # и 2000 # СиЦ брусни папир за полирајте подлогу у низу, након чега следи ултразвучно чишћење у етанолу у трајању од 10 минута да бисте уклонили загађиваче као што су уље и рђа на површини узорка. Титанијумски прах који се користи за хладно прскање је Ти-01 који производи Институт за нове материјале, Гуангдонг академија наука, са величином честица од 50-100 μм. Након просејавања, титанијум у праху се пече на 120 степени 30 минута да би се смањио утицај влаге на квалитет премаза. Опрема за хладно прскање је завршена на ПЦС1000 произвођача Пласма Гикен у Јапану.
Користите машину за сечење жице са електричним пражњењем да исечете узорак за карактеризацију микроструктуре и анализу састава попречног пресека. Металографски узорци се припремају методама механичког брушења и полирања. Као средство за нагризање користи се раствор етанола азотне киселине у запреминском односу 1:19. Микроструктурне карактеристике су окарактерисане коришћењем ОМ (Леица ДВМ6М) и СЕМ (Пхеном ПроКс) опремљених ЕДС. Микроскопско испитивање металографских узорака
Тврдоћа је мерена помоћу Вицкерс микротврдоће са временом задржавања од 10 секунде и оптерећењем од 500 г. Мерења су вршена сваких 0,4 мм од површине премаза до подлоге. Тест трења и хабања усваја машину за брзо клипно трење и испитивање хабања, са оптерећењем од 20 Н, временом од 10 мин, фреквенцијом од 1 Хз, дужином испитивања од 10 мм и челичним куглицама ГЦр15 као трењем. пар. Пре електрохемијског испитивања, узорак је запечаћен епоксидном смолом, полиран металографским брусним папиром да би се уклонили површински оксиди, очишћен етанолом и чистом водом и на крају осушен врућим ваздухом да би се добила чиста површина премаза. Експеримент се изводи на собној температури. Експериментални медијум је симулирани раствор морске воде (3,5% НаЦл), користећи систем са три електроде. Узорак је радна електрода, контра електрода је платинска плоча, а референтна електрода је засићена каломелна електрода (СЦЕ). Спектроскопија електрохемијске импедансе је тестирана на електрохемијској радној станици (ЦХИ760Е) на потенцијалу отвореног кола, са фреквенцијом тестирања од 105~{14}}Хз и примењеним потенцијалом сметњи од 10 мВ. Машина за испитивање корозије у сланом спреју (ЕАСС-100) Цхина Елецтрицал Аппаратус Ресеарцх Институте Цо., Лтд. користи се за испитивање сланог спреја. Према тесту корозије у атмосфери – тесту сланог спреја (ГБ 10125-1997), тестни раствор је 5% раствор НаЦл по масеном удјелу, а температура у кутији за прскање је 35 степени.
3.Утицај притиска и температуре гаса током храњења прахом на микроструктуру и морфологију титанијумских превлака
Један од важних параметара у процесу хладног прскања је критична брзина прсканих честица пре него што се сударе са подлогом. За дати материјал матрице постоји критична брзина при којој се само честице са брзином већом од критичне могу депоновати да формирају премаз, док ће честице са брзином мањом од критичне брзине одскочити и формирати премаз. Критична брзина честица хладног спреја зависи од фактора као што су густина материјала, тачка топљења, крајња затезна чврстоћа и почетна температура честица. Током процеса хладног прскања, метали као што су Цу, Зн и Ал су склони великим пластичним деформацијама честица, што резултира густим премазима. Међутим, Ти је, због своје високе тачке топљења, тешко добити густе превлаке кроз теорију таложења деформације судара хладног прскања. Међутим, релевантне студије су показале да повећање температуре и притиска гаса за пуњење праха може ефикасно смањити порозност премаза. Порозност премаза је кључни фактор који утиче на његове заштитне перформансе. У оквиру дозвољеног опсега опреме, аутор је истраживао утицај температуре и притиска гаса за пуњење праха на микроструктуру титанијумске превлаке.
На слици 2 приказана је металографска морфологија узорака титанијумских превлака припремљених у различитим комбинацијама притиска и температурних параметара гаса за довод праха. Због чињенице да хладно прскање припада методи таложења у чврстом стању, има мали топлотни утицај на подлогу, а честице се не топе током процеса таложења. Због тога су титанијумска плоча и челична плоча на страни супстрата нетакнуте, а титанијумски премази се могу припремити у опсегу температуре и притиска испитиваног гаса за пуњење праха. Са слике 2 може се видети да притисак и температура гаса за пуњење праха имају мали утицај на дебљину превлаке. Дебљина премаза припремљена у неколико услова у истом времену прскања је упоредива, са просечном дебљином од 2,70 мм. Међутим, параметри гаса за пуњење праха имају значајан утицај на структуру хладно распршених титанијумских премаза.
Закључак
1) Повећање температуре и притиска гаса за пуњење праха током процеса хладног прскања не само да помаже у смањењу порозности премаза и побољшању његове густине, већ такође потискује раслојавање премаза и јача унутрашње везивање премаза. Када су температура и притисак гаса за пуњење праха повећани са 800 степени и 3 МПа на 900 степени и 5 МПа, респективно, порозност превлаке је смањена са 4,25% на 1,14%.
2) Због ниске температуре гаса за довод праха током припреме титанијумских премаза хладним распршивањем, није примећена значајна оксидација у припремљеним титанијумским превлакама, које се углавном састоје од металног Ти. У исто време, под вишим условима температуре и притиска гаса за довод праха (900 степени и 5 МПа), титанијумски премаз на страни композитне плоче од титан челика има добру компатибилност са подлогом и нема очигледног интерфејса због конзистентног састава; Интерфејс између титанијумског премаза и челичне плоче је јасан и нема значајне интердифузије елемената.
3) Повећање температуре или притиска гаса за храњење праха током процеса хладног прскања је корисно за јачање пластичне деформације, побољшање густине премаза, а тиме и повећање микротврдоће и отпорности премаза на хабање. Титанијумски премаз припремљен коришћењем ГЦр15 као пара трења, са притиском гаса за довод праха од 5 МПа и температуром од 900 степени, показао је стопу хабања од 0,32 × 10-3мм3/(Н · м) после 10 минута хабања под оптерећењем од 20 Н.
4) Хладно прскани титанијумски премаз припремљен на крајњој страни композитне плоче од титанијумског челика има добру отпорност на корозију. Након 1000 сати испитивања неутралног сланог спреја, премаз је нетакнут и нема очигледне корозије рђе на површини, што указује да титанијумски премаз ефикасно спречава продирање корозивних честица у подлогу, чиме се значајно побољшавају перформансе рада композитне плоче од титанијума челика у морском окружењу
