Ar paviršiaus apdorojimas gali pagerinti metalinių 3D spausdintų dalių atsparumą korozijai?

一, pagrindinė paviršiaus apdorojimo technologijos dalis
Paviršiaus būklė turi tiesioginės įtakos metalo 3D spausdintų objektų atsparumui korozijai. Paviršiaus šiurkštumas, smulkūs trūkumai ir kompozicijos išsiskyrimas pagreitina korozinių medžiagų, tokių kaip chlorido jonai ir rūgštinės dujos, prasiskverbimą. Kita vertus, paviršiaus apdorojimo metodai daro medžiagas atsparesnes korozijai, atlikdami šiuos veiksmus:
Defektų pašalinimas: pašalinkite paviršiaus trūkumus, įskaitant neišsilydžiusias miltelių daleles ir persidengiančius išsilydusio baseino pėdsakus, ir apsunkinkite korozinių medžiagų prilipimą. Pavyzdžiui, cheminiu poliravimu galima atsikratyti 70 μm storio lipnaus sluoksnio, selektyviai ištirpinant paviršiaus iškilimus. Tai labai sumažina taškinės korozijos tikimybę.
Mikrostruktūros optimizavimas – tai grūdelių dydžio keitimas ir komponentų atsiskyrimo pašalinimas naudojant terminio apdorojimo ar paviršiaus modifikavimo metodus. Pavyzdžiui, karštas izostatinis presavimas (HIP) gali padidinti medžiagos tankį beveik 100 %, atsikratyti vidinių porų ir apsunkinti ėsdinančios terpės prasiskverbimą.
Norėdami apsaugoti metalinį pagrindą nuo korozinės terpės, ant paviršiaus uždėkite storą oksido plėvelę, lydinio sluoksnį arba dangą. Pavyzdžiui, anodavimas gali sukurti 5–20 μm storio Al ₂ O3 dangą ant aliuminio lydinių paviršiaus. Tai daro juos daug atsparesnius druskos purškimo korozijai.
2, Dažniausias paviršiaus apdorojimo metodas ir kaip jis padeda apsisaugoti nuo korozijos
1. poliravimas chemikalais ir poliravimas elektra
Cheminis poliravimas: naudojant stiprius oksiduojančius rūgščių tirpalus (pvz., druskos rūgštį ir azoto rūgštį), kad būtų galima selektyviai ištirpinti paviršiaus nelygumus, kad paviršius būtų lygus iki -mikrono lygio. Po cheminio poliravimo 3D spausdinto titano lydinio paviršiaus šiurkštumas svyruoja nuo 6–12 μm iki 0,2–1 μm. Kritinė taškinė temperatūra (CPT) 3,5 % NaCl tirpale pakyla 15 laipsnių, todėl jis yra daug atsparesnis taškinei korozijai.
Elektrocheminis poliravimas: naudojant elektrolitinius procesus, kad būtų pasiektas nanoskalės lygumas ir tuo pačiu metu būtų pagaminta pasyvinė plėvelė. Pavyzdžiui, elektrocheminis poliravimas sumažino 316 l nerūdijančio plieno paviršiaus šiurkštumą nuo 8 μm iki 0,18 μm, o korozijos greitį imituojamuose kūno skysčiuose 90 % – tai yra tai, ko reikia medicininiams implantams ilgalaikiam-naudojimui.
2. Paviršiaus keitimas ir pašildymas
Terminis apdorojimas – tai vidinės įtampos pašalinimo ir grūdų struktūros gerinimo procesas. Atkaitinimas ir gesinimas yra du to pavyzdžiai. Pavyzdžiui, po terminio apdorojimo orlaivių variklių turbinų menčių oksidacijos greitis aukštoje temperatūroje sumažėja 50 laipsnių, o jų tarnavimo laikas pailgėja 20%.
Azoto arba anglies atomų įterpimas į paviršių aukštoje temperatūroje, kad susidarytų labai kietas ir atsparus korozijai difuzinis sluoksnis. Pavyzdžiui, po azotavimo pelėsinio plieno paviršiaus kietumas pakyla iki 1000–1200 HV ir jis gali atsispirti druskos purškiamai korozijai daugiau nei 1000 valandų.
3. Dengimo technologija
Fizinis nusodinimas iš garų (PVD): užtepkite stiprias dangas, tokias kaip TiN ir CrN, kad daiktai būtų atsparesni nusidėvėjimui ir korozijai. Pavyzdžiui, po PVD dengimo nikelio -lydinių, kurie buvo atspausdinti 3D formatu, oksidacijos greitis aukštoje 650 laipsnių temperatūroje sumažėja 80 %.
Cheminis dengimas / galvanizavimas: Ni{0}}P, Ni-B ir kitų lydinių sluoksnių uždėjimas, kad būtų užpildyti paviršiaus trūkumai ir sudaryta apsauginė plėvelė. Pavyzdžiui, beelektrinis nikelio fosforo lydinys gali 95 % sumažinti nerūdijančio plieno korozijos srovės tankį jūros vandenyje. Jo atsparumas korozijai yra beveik toks pat geras kaip titano lydinio.
Anodavimas yra tinkamas gaminant storus oksido sluoksnius ant lengvųjų metalų, tokių kaip aliuminio lydiniai. Pavyzdžiui, po kruopštaus anodavimo, aliuminio lydinio erdvėlaivių dalys gali atlaikyti druskos purslų koroziją daugiau nei 5000 valandų, o lydymosi temperatūra yra 2320 K. Tai atitinka labai aukštus aplinkosaugos standartus.
3. Pavyzdžiai, kaip pramonė naudoja duomenis ir atvejus
Aviacijos ir kosmoso srityje „GE Aviation“ variklių turbinų mentės naudoja 3D spausdinimą ir cheminį poliravimą, kad paviršius būtų lygesnis – nuo ​​10 μm iki 1 μm, todėl variklis tampa 8 % aerodinamiškesnis. Tuo pačiu metu HIP gydymas pašalina vidines poras, o tai padidina nuovargio aukštoje temperatūroje nuo 5 000 iki 12 000 ciklų.
Medicininiai implantai: po elektrocheminio poliravimo Johnson & Johnson 3D-atspausdinto titano lydinio korpuso suliejimo įrenginio paviršiaus šiurkštumas yra 0,8 μm, Staphylococcus aureus sukibimas sumažėja 90 %, o klinikinės sėkmės rodiklis viršija 95 %.
Vandenyno inžinerija: CNOOC pagaminto 3D spausdinto nikelio aliuminio bronzos vožtuvo sūriame vandenyje korozijos greitis sumažėjo nuo 0,5 mm per metus iki 0,05 mm per metus po padengimo lazeriu ir cheminiu nikeliu. Vožtuvo tarnavimo laikas taip pat pailgėjo 10 kartų.