Bolehkah rawatan permukaan meningkatkan rintangan kakisan bahagian bercetak 3D logam?

一, Bahagian utama teknologi rawatan permukaan
Keadaan permukaan mempunyai kesan langsung pada sejauh mana objek cetakan 3D logam menahan kakisan. Kekasaran permukaan, kecacatan kecil, dan pengasingan komposisi mempercepatkan penembusan bahan menghakis seperti ion klorida dan gas berasid. Sebaliknya, kaedah rawatan permukaan menjadikan bahan lebih tahan terhadap kakisan dengan melakukan perkara berikut:
Pembuangan kecacatan: Hilangkan kecacatan permukaan termasuk zarah serbuk yang tidak cair dan kesan bertindih kolam cair, dan menjadikannya lebih sukar untuk media menghakis melekat. Penggilap kimia, sebagai contoh, boleh menyingkirkan lapisan melekit setebal 70 μm dengan melarutkan tonjolan permukaan secara selektif. Ini sangat merendahkan kebarangkalian kakisan berlubang.
Mengoptimumkan struktur mikro bermaksud menukar saiz butiran dan menyingkirkan pengasingan komponen dengan menggunakan kaedah rawatan haba atau pengubahsuaian permukaan. Sebagai contoh, penekanan isostatik panas (HIP) boleh menjadikan ketumpatan bahan hampir 100%, menyingkirkan liang dalaman dan menyukarkan media menghakis menembusi.
Untuk melindungi substrat logam daripada medium menghakis, bina filem oksida tebal, lapisan aloi, atau salutan pada permukaan. Sebagai contoh, penganodan boleh mencipta salutan Al ₂ O3 yang setebal 5 hingga 20 μ m pada permukaan aloi aluminium. Ini menjadikan mereka lebih tahan terhadap kakisan semburan garam.
2, Pendekatan rawatan permukaan yang paling biasa dan bagaimana ia membantu melindungi daripada kakisan
1. buffing dengan bahan kimia dan buffing dengan elektrik
Penggilapan kimia: menggunakan larutan asid pengoksidaan yang kuat (asid hidroklorik dan asid nitrik) untuk melarutkan bonggol pada permukaan secara selektif, menjadikannya licin pada tahap sub-mikron. Selepas penggilap kimia, kekasaran permukaan aloi titanium cetakan 3D berubah daripada 6–12 μm kepada 0.2–1 μm. Suhu pitting kritikal (CPT) dalam larutan NaCl 3.5% meningkat sebanyak 15 darjah , yang menjadikannya lebih tahan terhadap kakisan pitting.
Penggilapan elektrokimia: Menggunakan proses elektrolitik untuk mendapatkan kelancaran skala nano dan membuat filem pempasifan pada masa yang sama. Contohnya, penggilap elektrokimia mengurangkan kekasaran permukaan keluli tahan karat 316L daripada 8 μm kepada 0.18 μm dan kadar kakisan dalam cecair badan simulasi sebanyak 90%, yang merupakan keperluan implan perubatan untuk kegunaan jangka-panjang.
2. Menukar permukaan dan memanaskannya
Rawatan haba adalah proses menghilangkan ketegangan dalaman dan memperbaiki struktur butiran. Penyepuhlindapan dan pelindapkejutan adalah dua contoh perkara ini. Sebagai contoh, selepas rawatan haba, kadar pengoksidaan bilah turbin enjin pesawat pada suhu tinggi menurun sebanyak 50 darjah, dan hayat perkhidmatannya meningkat sebanyak 20%.
Nitriding atau mengkarburkan permukaan: Meletakkan atom nitrogen atau karbon ke dalam permukaan pada suhu tinggi untuk membuat lapisan resapan yang sangat keras dan tahan terhadap kakisan. Sebagai contoh, selepas nitriding, kekerasan permukaan keluli acuan meningkat kepada 1000–1200HV, dan ia boleh menahan kakisan semburan garam selama lebih daripada 1000 jam.
3. Teknologi untuk salutan
Pemendapan Wap Fizikal (PVD): Meletakkan salutan kuat seperti TiN dan CrN untuk menjadikan benda lebih tahan haus dan kakisan. Contohnya, berikutan salutan PVD, kadar pengoksidaan aloi berasaskan nikel-yang dicetak 3D menurun sebanyak 80% pada suhu tinggi 650 darjah .
Penyaduran/penyaduran kimia: Meletakkan lapisan Ni-P, Ni-B dan aloi lain untuk mengisi kecacatan permukaan dan membuat filem pelindung. Aloi fosforus nikel tanpa elektro, sebagai contoh, boleh mengurangkan ketumpatan arus kakisan keluli tahan karat dalam air laut sebanyak 95%. Rintangannya terhadap kakisan hampir sama baiknya dengan aloi titanium.
Anodisasi adalah baik untuk menghasilkan lapisan oksida tebal pada logam ringan seperti aloi aluminium. Sebagai contoh, selepas anodisasi yang ketat, bahagian aloi aluminium kapal angkasa boleh menahan kakisan semburan garam selama lebih daripada 5000 jam dan mempunyai suhu lebur 2320K. Ini memenuhi piawaian alam sekitar yang sangat tinggi.
3, Contoh cara industri menggunakan data dan kes
Dalam bidang aeroangkasa, bilah turbin enjin LEAP GE Aviation menggunakan cetakan 3D dan penggilap kimia untuk menjadikan permukaan lebih licin, dari 10 μm kepada 1 μm, sekali gus menjadikan enjin 8% lebih aerodinamik. Pada masa yang sama, rawatan HIP menyingkirkan liang dalaman, yang memanjangkan-hayat kelesuan suhu tinggi daripada 5000 kepada 12000 kitaran.
Implan perubatan: Selepas penggilap elektrokimia, peranti gabungan antara badan aloi titanium 3D-bercetak Johnson & Johnson mempunyai kekasaran permukaan 0.8 μm, pengurangan 90% dalam lekatan Staphylococcus aureus dan kadar kejayaan klinikal melebihi 95%.
Kejuruteraan Lautan: Kadar kakisan injap gangsa aluminium nikel cetakan 3D yang dibuat oleh CNOOC dalam air masin berubah daripada 0.5mm/tahun kepada 0.05mm/tahun selepas pelapisan laser dan penyaduran nikel kimia. Hayat perkhidmatan injap juga meningkat sebanyak 10 kali ganda.