Nghiên cứu công nghệ phun phủ Cr Ni lên thép cấu trúc tính chất và lĩnh vực áp dụng điển hình của lớp phủ

Nghiên cứu công nghệ phun phủ Cr Ni lên thép cấu trúc tính chất và lĩnh vực áp dụng điển hình của lớp phủ Nghiên cứu công nghệ phun phủ Cr Ni lên thép cấu trúc tính chất và lĩnh vực áp dụng điển hình của lớp phủ luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ************ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ PHUN PHỦ Cr-Ni LÊN THÉP; CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT VÀ LĨNH VỰC ÁP DỤNG ĐIỂN HÌNH CỦA LỚP PHỦ NGÀNH: KỸ THUẬT VẬT LIỆU MÃ SỐ: LÝ QUỐC CƯỜNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN VĂN TƯ HÀ NỘI 2006 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ************ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH: KỸ THUẬT VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ PHUN PHỦ Cr-Ni LÊN THÉP; CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT VÀ LĨNH VỰC ÁP DỤNG ĐIỂN HÌNH CỦA LỚP PHỦ LÝ QUỐC CƯỜNG HÀ NỘI 2006 MỤC LỤC Trang Lời cam đoan Mục lục Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị LỜI NĨI ĐẦU………………………………………………………… …….1 PHẦN I- TỔNG QUAN CHƯƠNG I- CRÔM, NIKEN VÀ VAI TRÒ CỦA LỚP PHỦ Cr-Ni LÊN THÉP I.1- CRƠM…………………………………………………………… I.1.1 - Lịch sử Crơm……………………………….…………….5 I.1.2 - Tính chất Crôm……………………………… …….5 I.2- NIKEN………………………………………………….….………6 I.2.1 - Lịch sử Ni…………………………………………… ….6 I.2.2 - Tính chất Ni………………………………….………7 I.3- THÉP HỢP KIM HÓA Cr – Ni…………………………….…… CHƯƠNG II- PHUN PHỦ, LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VÀ PHÂN LOẠI II.1- LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN……………………………………… II.2- PHÂN LOẠI CÁC PHƯƠNG PHÁP PHUN PHỦ………….….10 PHẦN II- THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CHƯƠNGIII- TRANG THIẾT BỊ VÀ CÔNG NGHỆ PHUN PHỦ HỒ QUANG ĐIỆN III.1- CƠ SỞ CÔNG NGHỆ PHUN PHỦ KIM LOẠI HỒ QUANG ĐIỆN……………………………………………………….…… … 16 III.1.1 - Khái niệm……………………………………… …….16 III.1.2 - Nguyên lý hoạt động………………………………… 16 Lý Quốc Cường Luận văn thạc sỹ khoa học III.1.3- Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng trình phun……………………………………………………………17 III.1.4- Ưu nhược điểm phương pháp phun phủ kim loại hồ quang điện…………………………………………… ………18 III.2- MỘT SỐ THIẾT BỊ PHUN PHỦ KIM LOẠI……… ……… 19 III.2.1- Thiết bị phun phủ hồ quang điện OSU-HESSLER 300A (Đức)…………………………………………………… ……19 III.2.2- Trang thiết bị phụ trợ………………………….………22 III.2.3 - Các yều cầu an tồn lao động……………… ……26 III.3- QUY TRÌNH PHUN PHỦ KIM LOẠI……………….……… 27 III.3.1- Phân tích kết cấu, vật liệu, điều kiện làm việc bề mặt kim loại cần phủ………………………………………… … 28 III.3.2 - Kỹ thuật phun…………………………… …… ……28 III.3.3 - Gia cơng khí sau phun phủ để đạt chiều dày lớp phủ độ bóng bề mặt làm việc yêu cầu………………………30 III.3.5 - Xử lý nhiệt lớp phủ…………………………… …….30 III.3.6 - Kiểm tra chất lượng lớp phun phủ…………… …… 30 CHƯƠNG IV- CHUẨN BỊ BỀ MẶT TRƯỚC KHI PHỦ, CHỌN VẬT LIỆU PHỦ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG LỚP PHỦ IV.1- CHUẨN BỊ BỀ MẶT MẪU TRƯỚC KHI PHUN PHỦ…… 31 IV.1.1 - Làm bề mặt………………………………………31 IV.1.2 - Tạo nhám bề mặt……………………………….…… 32 IV.2- LỰA CHỌN VẬT LIỆU PHUN……………………………….36 Lý Quốc Cường Luận văn thạc sỹ khoa học IV.3- CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG LỚP PHỦ IV.3.1– Độ xốp…………………………………………………37 IV.3.3 – Đánh giá khả liên kết lớp phủ…………… 41 IV.4- QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM MƠ HÌNH HĨA QUÁ TRÌNH PHUN PHỦ 44 V.4.1 Những khái niệm quy hoạch thực nghiệm 44 IV.4.2 Thuật toán phương pháp quy hoạch thực nghiệm cực trị 46 IV.4.3 Ứng dụng quy hoạch thực nghiệm công nghệ vật liệu 48 IV.5- XÁC ĐỊNH ĐỘ CỨNG CỦA LỚP PHỦ… … ……51 IV.6- ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU MÀI MÒN CỦA LỚP PHỦ 52 IV.7- ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỐNG ĂN MÒN CỦA LỚP PHỦ54 IV.8- ĐÁNH GIÁ KHĂ NĂNG CHỊU NHIỆT CỦA LỚP PHỦ 57 IV.9-NGHIÊN CỨU MẶT CẮT NGANG CỦA LỚP PHỦ 59 PHẦN III- KẾT QUẢ VÀ LÝ GIẢI CHƯƠNG V- QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM MƠ HÌNH HĨA Q TRÌNH PHUN PHỦ, VAI TRỊ CỦA CÁC THƠNG SỐ CƠNG NGHỆ ĐẾN CHẤT LƯỢNG LỚP PHỦ 62 V.1-KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ĐO ĐỘ XỐP, TỶ TRỌNG VÀ ĐỘ DAI LIÊN KẾT CỦA LỚP PHỦ 64 V.2- TỐI ƯU HĨA Q TRÌNH PHUN 65 V.3-TỐI ƯU HĨA MƠ HÌNH 66 V.3.1 Chọn thuật toán tối ưu hóa, lập chương trình tính giá trị(cựu đại) hàm mục tiêu 66 V.3.2 Nhận xét kết .70 CHƯƠNG VI- KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH CÁC TÍNH CHẤT CỦA LỚP PHỦ Lý Quốc Cường Luận văn thạc sỹ khoa học VI.1- ĐỘ CỨNG CỦA LỚP PHỦ……………………………… ….72 VI.2- KHẢ NĂNG CHỊU MÀI MÒN CỦA LỚP PHỦ…………… 73 VI.3- KHẢ NĂNG CHỐNG ĂN MÒN CỦA LỚP PHỦ 79 VI.3.1 Kết đo khả chống ăn mòn lớp phủ 79 VI.3.2 Nghiên cứu mặt cắt ngang lớp phủ trước sau thử ăn mòn 91 VI.4- NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHỊU NHIỆT CỦA LỚP PHỦ 93 VI.4.1- Kết thử oxy hoá lớp phủ …………….……… 93 VI.4.2- Động học thực nghiệm q trình ơxy hố vật liệu chịu nhiệt 96 VI.4.2.1 - Cơ sở lí thuyết………………………………….……96 VI.4.2.2- Tính tốn thơng số động học đặc trưng q trình ôxi hoá……………………………………………………98 VI.4.2.3- Nhận xét……………………………………….… 101 VI.5- NGHIÊN CỨU MẶT CẮT NGANG CỦA LỚP PHỦ 106 VI.5.1-Nghiên cứu mặt cắt ngang lớp phủ trước sau thử ăn mòn 106 VI.5.2-Nghiên cứu mặt cắt ngang lớp phủ sau thử xi hóa 107 VI.6- PHÂN TÍCH NHIỄU XẠ RƠNGHEN………………….… 109 CHƯƠNG 7- MỘT SỐ ỨNG DỤNG ĐIỂN HÌNH CỦA LỚP PHỦ HỢP KIM Cr-Ni, CHẾ TẠO BẰNG CÔNG NGHỆ PHUN PHỦ HỒ QUANG ĐIỆN……………………………………………………………………… 110 VII.1-MỘT SỐ ỨNG DỤNG ĐIỂN HÌNH CỦA LỚP PHỦ HỢP KIM Cr-Ni……………………………………………………… ……….110 Lý Quốc Cường Luận văn thạc sỹ khoa học VII.1.1-Phân tích kết cấu chi tiết mức độ hư hỏng cần khắc phục quạt hút……………………………… ……………110 VII.1.2- Quá trình phun phủ phục hồi bề mặt chi tiết bị ăn mòn………………………………………………………… 112 VII.2- MỘT SỐ ỨNG DỤNG KHÁC CỦA LỚP PHỦ HỢP KIM CrNi…………………………………………………………………….114 PHẦN IV- KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận chung…………………………………………… 116 Kiến nghị 117 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………… ……….118 TÓM TẮT LUẬN VĂN ( TIẾNG VIỆT) TÓM TẮT LUẬN VĂN ( TIẾNG ANH) Lý Quốc Cường Luận văn thạc sỹ khoa học DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1: Một số tính chất Cr……………………………… ………5 Bảng 2: Một số tính chất Ni……………………………… ………7 Bảng 1: Thông số tạo nhám bề mặt………………………………… ……… 34 Bảng 2: Chế độ làm tạo nhám bề mặt mẫu thí nghiệm……………35 Bảng 3: Thành phần hố học loại dây thí nghiệm………….….36 Bảng 4.4: I, S, C phụ thuộc vào vật liệu phủ khác nhau……….…43 Bảng 5.1: Kết thí nghiệm………………………………… …………… … 64 Bảng 5.2: Ma trận thực nghiệm kế hoạch toàn phần hai mức tối ưu … … 66 Bảng 5.3: Thí nghiệm đánh giá sai số tối ưu hoá hàm mục tiêu…….… 69 Bảng 5.4: Chế độ phun cho dây hợp kim Cr20Ni80…………………… …….71 Bảng 6.1: Kết đo độ cứng lớp phủ…………………………………….… …72 Bảng 6.2: Chế độ chạy máy đo độ mài mòn lớp phủ .73 Bảng 6.3: Thành phần dung dịch nước biển nhân tạo 87 Bảng 6.4: Các hệ số n, K p ứng với nhiệt độ……………………………….100 Bảng 6.5 : Kết tính toán Q K …………………………………… ….…101 Lý Quốc Cường Luận văn thạc sỹ khoa học DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Trang Hình 2.1- Lịch sử phát triển cơng nghệ phun phủ……………….…… … Hình 3.1- Sơ đồ cấu tạo đầu phun hồ quang điện hai điện cực… .….16 Hình 3.2- Sơ đồ nguyên lý phun hồ quang điện OSU Hessler 300A… …… 19 Hình 3.3- Đầu phun hồ quang điện LD/U-2…………………………… ….… 20 Hình 3.4- Hệ thống nguồn điện tủ điều khiển…………………………… …21 Hình 3.5- Máy nén khí trục vít BOGE S29…………………………………… 23 Hình 3.6- Máy làm khơ khí nén D17-D275…………………………… … … 23 Hình 3.7- Thiết bị làm EDUC-O-MATIC………………… …… ….…24 Hình 3.8- Mũ chụp CASSO…………………………… …………………… …26 Hình 9- Quy trình thực phun phủ kim loại……………… ………….…28 Hình 3.10- Hướng phun góc phun mặt phẳng…………………………….…30 Hình 3.11- Hướng phun góc phun mặt trịn xoay………………………… 30 Hình 4.1- Quy trình cơng nghệ chuẩn bị bề mặt…………………………… …32 Hình 4.2-Bề mặt mẫu trước (a) sau (b) phun hạt mài tạo nhám 35 Hình 4.3- Khối trụ dùng để phun mẫu đo độ xốp lớp phủ……………… … 40 Hình 4.4- Mẫu đo độ xốp lớp phủ………………………………………….….….40 Hình 4.5- Nguyên tắc cân………………… ………………………….………… 41 Hình 4.6- Sơ đồ đo độ dai liên kết lớp phủ thép………………….42 Hình 4.7- Máy đo độ cứng Mitutoyo ARK-600……………………… … 51 Hình 4.8- Ngun tắc đo độ mài mịn…………………………………… .….52 Hình 4.9- Máy đo độ mài mịn TE97 .53 Hình 4.10- Kích thước mẫu thử mài mịn………………………… ……….… 54 Hình 4.11- Sơ đồ nguyên lý đo điện hóa .55 Hình 4.12- Máy đo điện hóa AUTOLAB .56 Hình 4.13- Quy trình tạo mẫu thử ăn mịn 57 Lý Quốc Cường Luận văn thạc sỹ khoa học Hình 4.14- Mẫu thử chịu nhiệt sau sấy…………………………… ….58 Hình 15- Kính hiển vi điện tử quét JEOL 5300 .60 Hình 5.1- Ảnh SEM mặt cắt ngang lớp phủ ứng với chế độ phun tốt X200 71 Hình 6.1- Ảnh chụp mẫu thử mài mòn trước tạo nhám………… ….… 73 Hình 6.2- Mẫu thử mài mịn sau phun phủ…………………….…….…….74 Hình 6.3- Mẫu thử độ mài mịn sau phun phủ mài phẳng 74 Hình 6.4- Độ mài mòn lớp phủ CN51, CN52 với ma sát ướt theo thời gian 76 Hình 6.5-Hệ số ma sát lớp phủ CN51,CN52 với ma sát ướt theo thời gian 76 Hình 6.6- So sánh độ mài mịn lớp phủ CN5 với ma sát khơ ma sát ướt theo thời gian 78 Hình 6.7- So sánh độ hệ số ma sát lớp phủ CN5 với ma sát khô ma sát ướt theo thời gian .78 Hình 6.8- Bề mặt lớp phủ CN dung dịch HCl 5% sau khoảng thời gian khác 79 Hình 6.9- Đồ thị so sánh mật độ dòng ăn mòn (mA/cm2) điện trở phân cực R p (Ω.cm2) lớp phủ CN 80 Hình 10- Bề mặt lớp phủ CN dung dịch HNO 5% sau khoảng thời gian khác 81 Hình 6.11- Đồ thị so sánh mật độ dòng ăn mòn (mA/cm2) điện trở R p (Ω.cm2) lớp phủ CN .82 Hình 6.12- Bề mặt lớp phủ CN dung dịch H SO 5% sau khoảng thời gian khác 83 Hình 6.13- Đồ thị so sánh mật độ dòng ăn mòn (mA/cm2) điện trở R p (Ω.cm2) lớp phủ .84 Lý Quốc Cường Luận văn thạc sỹ khoa học 105 Từ đồ thị cho thấy lượng hoạt hoá (Q) CT38 lớn hẳn so với hai loại mẫu lại, 67 (J/mol), gấp lần so với lượng (Q) mẫu phủ Cr-Ni 33 ( J/mol) Tuy nhiên khó để xác định xác lượng lớp phủ hay thép Để xác định cụ thể ta cần có thêm thí nghiệm riêng cho lớp phủ, điều cần có thêm thời gian để thực hiện, luận văn dừng lại việc xác định lượng hoạt hố chung cho q trình Việc xác định lượng hoạt hoá (Q) qúa trình ơxi hố có ý nghĩa thực nghiệm lớn Chỉ thí nghiệm nhiệt độ trên, thay giá trị Q vào công thức (6.1) ta xác định thơng số động học K p trình nhiệt độ VI.4.3 - Nghiên cứu mặt cắt ngang lớp phủ sau thử xi hóa Mẫu sau thử xi hố, ta chọn số mẫu điển hình 500 9000C mang cắt đổ nhựa epoxy sau mẫu mài phẳng đánh bóng, sau tẩm thực dung dịch HNO 4% cồn Các mẫu Lý Quốc Cường Luận văn thạc sỹ khoa học 106 mang quan sát chụp ảnh tổ chức tế vi Trên hình 6.28 ảnh chụp tổ chức tế vi lớp phủ sau thử xi hóa nhiệt độ khác Quan sát mặt cắt ngang lớp phủ nung 5000C 58h ta thấy xuất sản phẩm xi hố bề mặt lớp phủ Tuy nhiên cấu trúc lớp phủ nguyên vẹn lớp phủ liên kết tốt với thép Quan sát mặt cắt ngang lớp phủ nung 9000C sau 50h ta thấy có sản phẩm xi hố bề mặt lớp phủ Cấu trúc lớp phủ có thay đổi, xuất lớp trung gian lớp phủ thép Các nguyên tố lớp phủ khuếch tán vào sâu phía để lại khe hở lớp phủ vật liệu nền, quan sát thấy sản phẩm xi hóa lớp phân cách lớp phủ nền, thiêu kết, thể tích lớp phủ co lại làm xuất khe hở a b Hình 6.28 Ảnh mặt cắt ngang mẫu thử ô xi hóa X 100 a- Mẫu thử 5000C, 58h/mài phẳng; Lý Quốc Cường b- Mẫu thử 9000C, 50h/mài phẳng X 100 Luận văn thạc sỹ khoa học 107 Nhận xét Qua quan sát mặt cắt ngang lớp phủ nung nhiệt độ khác ta có nhận xét sau: +Ở nhiệt độ thấp (dưới 9000C), lớp phủ bị xi hố bề mặt, lớp phủ bảo vệ tốt thép +Ở nhiệt độ cao (trên 9000C), lớp phủ bị xi hố thép bên bắt đầu bị xi hố Các sản phẩm xi hoá xuất lớp phủ nền, sản phẩm tăng dần theo thời gian trình nung VI.5- PHÂN TÍCH NHIỄU XẠ RƠNGHEN Trên hình 6.29 hình 6.30 kết phân tích X-RAY mặt cắt ngang mẫu sau thử ô xi hóa 5000C/58h/mài phẳng 9000C/50h/mài phẳng (Fe, Ni) Kamacite Hình 6.29-Kết phân tích X-RAY mặt cắt ngang mẫu 5000C/58h/mài phẳng (Fe, Ni) Kamacite Lý Quốc Cường Luận văn thạc sỹ khoa học 108 Hình 6.30-Kết phân tích X-RAY mặt cắt ngang mẫu 9000C/50h/mài phẳng Kết phân tích X-RAY, ta thấy pic Fe, hợp kim Cr –Ni mạnh Để kết rõ ràng, tiến hành phân tích ADS lớp trung gian lớp phủ thép để biết q trình thử xi hóa thép bị xi hóa chưa? Cr, Ni có khuếch tán vào thép hay khơng ? Fe có lớp phủ hay khơng ? Trên hình 6.31 ảnh SEM chụp phóng đại lớp trung gian lớp phủ mẫu sau thử xi hóa 9000C 4h Các điểm gồm : điểm 1, điểm 2, điểm điểm vị trí phân tích ADS Kết phân tích ADS hình 6.32, hình 6.33, hình 6.34, hình 6.35 ta thấy : Tại điểm 1, điểm 3, điểm vị trí lớp trung gian lớp phủ thép, có pic Fe, Cr xuất pic ô xi tương đối mạnh Điều chứng tỏ xi xâm nhập vào lớp phủ làm ô xi hóa bề mặt thép Tại điểm vị trí sát thép khơng có pic xi, có pic Cr yếu, điều chứng tỏ thép chưa bị xi hóa, Cr có khuếch tán vào thép khơng đáng kể Điểm Điểm Lý Quốc Cường Điểm Điểm Luận văn thạc sỹ khoa học 109 Hình6.32: Kết phân tích ADS điểm Hình6.33: Kết phân tích ADS điểm Lý Quốc Cường Luận văn thạc sỹ khoa học 110 Hình6.35: Kết phân tích ADS điểm Lý Quốc Cường Luận văn thạc sỹ khoa học 110 CHƯƠNGVII- MỘT SỐ ỨNG DỤNG ĐIỂN HÌNH CỦA LỚP PHỦ HỢP KIM Cr-Ni, CHẾ TẠO BẰNG CÔNG NGHỆ PHUN PHỦ HỒ QUANG ĐIỆN VII.1-MỘT SỐ ỨNG DỤNG ĐIỂN HÌNH CỦA LỚP PHỦ HỢP KIM Cr-Ni Với khả chống ăn mòn, chống mài mòn chịu nhiệt lớp phủ hợp kim Cr-Ni kết hợp với tính ưu việt cơng nghệ phun phủ hồ quang điện, lớp phủ Cr-Ni ngày ứng dụng nhiều chế tạo phục hồi chi tiết máy Mới Viện Kỹ Thuật Nhiệt Đới thuộc Viện Khoa Học Công Nghệ Việt Nam ứng dụng công nghệ phun phủ hồ quang điện hợp kim CrNi vào việc phục hồi nâng cao chất lượng bề mặt làm viêc cho phận quạt hút khí thải lị đốt rác thải cơng ty HONDA Việt Nam VII.1.1-Phân tích kết cấu chi tiết mức độ hư hỏng cần khắc phục quạt hút - Bộ phận quạt hút khí thải cấu tạo gồm phần chính: Phần 1: Phần vỏ hộp làm thép không gỉ dày 10mm chế tạo Nhật với kết cấu mơ tả (hình 7.1) Hình 7.1- kết cấu vỏ hộp Lý Quốc Cường Luận văn thạc sỹ khoa học 111 Phần 2: Bộ phận cánh quạt hút khí thải (Roto) có kết cấu mơ tả hình7.2 Hình 7.2-Bộ phận quạt hút Phần 3: Mặt bích lắp bên ngồi vỏ hộp để bảo vệ cánh quạt tạo buồng kín hút khí thải cấu tạo (hình 7.3) Hình 7.3- Mặt bích Khi phân tích bề mặt làm việc tất chi tiết ta thấy mặt phận vỏ hộp mặt bích bị ăn mịn lỗ, ăn mòn điểm nghiêm trọng với việc xuất lỗ sâu, chí có số điểm bị thủng đầy khắp bề mặt chi tiết Lý Quốc Cường Luận văn thạc sỹ khoa học 112 Hình 7.4-Các điểm bị ăn mịn mặt bích Với phần cánh quạt chuyển động quay trịn liên tục nên bề mặt chi tiết bị ăn mịn khơng tạo lỗ sâu Nguyên nhân ăn mòn trình làm việc, bề mặt chi tiết ln tiếp xúc với khí thải nước áp suất cao luồng khí quạt hút sinh Ngồi luồng khí thải nhà máy mang nhiều tạp chất, bụi bẩn (như H S; SO ; CO 2; H O…) ln nhiệt độ cao Điều gây nên ăn mòn bề mặt chi tiết tất phương diện: Nhiệt độ, hoá học học VII.1.2-Quá trình phun phủ phục hồi bề mặt chi tiết bị ăn mịn Trước phun kim loại tồn bề mặt chi tiết tiến hành làm cách phun cát máy EDUCT-O-MATIC (Thuỵ sỹ), để tạo bề mặt tạo độ bám dính cho kim loại phun Sau làm bề mặt, ta tiến hành phun hợp kim Cr-Ni lên toàn bề mặt chi tiết cánh quạt mặt vỏ hộp mặt bích, với chiều dày thích hợp (đủ để lấp đầy chiều sâu lỗ bị ăn mòn) Lý Quốc Cường Luận văn thạc sỹ khoa học 113 Hình 7.5- Quá trình phun vỏ hộp Sau phun phủ Cr-Ni, bề mặt phun phủ tiếp lớp nhơm bên ngồi nhằm tăng chiều dày lớp phủ bảo vệ, giảm nhấp nhô bề mặt, giảm ma sát trình hệ thống hoạt động Cuối toàn mặt chi tiết sơn lớp bảo vệ trước đưa vào sử dụng Hình 7.6- Chi tiết cánh quạt sau phun phủ Lý Quốc Cường Luận văn thạc sỹ khoa học 114 VII.2- MỘT SỐ ỨNG DỤNG KHÁC CỦA LỚP PHỦ HỢP KIM Cr-Ni Hình 7.7- Phun lớp phủ hợp kim Cr-Ni chịu mài mòn, phục hồi trục máy dập 250 (Công ty CREDIT UP Đài Loan - Khu cơng nghiệp Nội Bài) Hình 7.8- Phun lớp phủ hợp kim Cr-Ni Al, nâng cao khả chịu mài mịn, bền hóa chất cho cánh bơm dây truyền xử lý nước thải công nghiệp (Công ty HONDA Vietnam - Thị xã Vĩnh Yên, Vĩnh Phúc) Lý Quốc Cường Luận văn thạc sỹ khoa học 115 Hình 7.9- Phun lớp phủ hợp kim Cr-Ni, phục hồi đầu cổ trục đỡ vịng bi quạt gió, Φ 150 (nhà máy xi măng Hải Phịng) Hình 7.10- Phun phủ hợp kim Cr-Ni, phục hồi đầu cổ trục động cơ, Φ 150 (nhà máy xi măng La Hiên, Thái Nguyên) Lý Quốc Cường Luận văn thạc sỹ khoa học 116 PHẦN IV- KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận chung Luận văn nghiên cứu nhằm xác định công nghệ phun phủ hồ quang điện thiết bị OSU-Hessler 300A, vật liệu phủ dây hợp kim Cr20Ni80, phủ lên thép 25Cr, CT38 Đã nghiên cứu xác định thông số công nghệ như: điện áp hồ quang, áp lực khí nén, khoảng cách phun, ảnh hưởng đến độ xốp độ dai liên kết lớp phủ, từ chọn chế độ phun tối ưu Kết đo độ xốp cho thấy : cấu trúc xốp lớp phủ khoảng 16% Xác định độ dai liên kết lớp phủ với kim loại dựa phương pháp đo độ cứng Vickers: độ dai liên kết lớp phủ khoảng 0.99 MPa.m1/2 Kết nghiên cứu cho thấy với khoảng cách phun 200(mm), áp lực khí nén 4(atm), điện áp hồ quang 21,3(vôn) cho chất lượng lớp phủ tốt Từ chế độ phun tối ưu tạo mẫu để khảo sát tính chất lớp phủ như: đo độ cứng, đo độ mài mịn, hệ số ma sát, tính chống ăn mịn số mơi trường, tính chịu nhiệt, chụp ảnh quan sát tổ chức tế vi Kết đo độ cứng cho thấy lớp phủ có độ cứng khoảng 200 HB Độ mài mòn mẫu phủ nghiên cứu điều kiện: mài mịn khơ mài mòn ướt, ảnh hưởng lực tác dụng lên độ mài mòn Kết cho thấy lớp phủ thích hợp với điều kiện mài mịn có dầu bơi trơn Khả chịu ăn mòn lớp phủ nghiên cứu dung dịch khác nhau: HCl 5%, HNO 5%, H SO 5%, H SO 30% dung dịch nước biển nhân tạo (ASW) Kết hợp ảnh chụp bề mặt phương pháp đo điện hóa, quét đường cong phân cực Đã sử dụng để đánh giá mức độ ăn mịn thơng qua biến thiên hai yếu tố mật độ dòng ăn mòn (i cor ) điện trở Lý Quốc Cường Luận văn thạc sỹ khoa học 117 phân cực (R p ) Kết cho thấy, lớp phủ chống ăn mịn dung dịch HNO 5% dung dịch nước biển nhân tạo (ASW) tương đối tốt Việc chụp ảnh phân tích cấu trúc tế vi mặt cắt ngang mẫu phủ thực mẫu trước sau thử nghiệm ăn mòn cho thấy chất thay đổi cấu trúc lớp phủ Phân tích khả chịu nhiệt lớp phủ thực nhiệt độ khác 500, 700, 900 11000C Kết cho thấy lớp phủ Cr-Ni chịu nhiệt tốt 500 7000C bền 900 11000C Xác định động học q trình xi hóa Phân tích nhiễu xạ Ronghen, ADS mẫu thử xi hóa, xác định có mặt nguyên tố Cr, Ni, Fe, O lớp phủ thép Dựa vào kết nghiên cứu ta thấy lớp phủ hợp kim Cr-Ni ứng dụng rộng rãi công nghiệp, cụ thể điều kiện sau: chịu mài mịn, chịu nhiệt, mơi trường ăn mòn nhẹ… áp dụng cho chi tiết, kết cấu như: bạc lót, băng tải, cánh tua bin, thành lò nung, khung giá đỡ phụ kiện lò, cánh bơm, cánh quạt, tuabin, cổ trục động Đặc biệt tốt cho chi tiết làm việc điều kiện chịu mài mịn bơi trơn đầy đủ Kiến nghị Cần nghiên cứu thêm: - Tối ưu chế độ phun cho mục đích sử dụng phụ thuộc yếu tố cơng nghệ như: áp lực khí nén, điện áp hồ quang, khoảng cách phun, tốc độ dây, ảnh hưởng đến suất phun - Ảnh hưởng chiều dày lớp phủ đến khả liên kết với - Khả bảo vệ lớp phủ Cr-Ni cho thép nhiệt độ cao Lý Quốc Cường Luận văn thạc sỹ khoa học 118 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt 1- Catalog thiết bị 2- Lê Công Dưỡng (1997), Vật liệu học, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 3- Hoàng Tùng (1993), Phục hồi bảo vệ bề mặt phun phủ, ĐHBK Hà Nội 4- Nguyễn Minh Tuyển, Quy hoạch thực nghiệm, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2005 5- PGS.TS Hồng Tùng (2002), Cơng nghệ phun phủ ứng dụng, NXB Khoa Học Kỹ Khuật, Hà Nội 6- Nguyễn Văn Tư (1999), Xử lý bề mặt, ĐHBK Hà Nội 7- Nguyễn Văn Tư (2002), Ăn mòn bảo vệ vật liệu, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 8- Nghiêm Hùng (1999), Giáo trình vật liệu học, ĐHBK Hà Nội Tiếng Anh 9- P.Araujo, D.Chicot, M.Staia and J.Lesage (2005), “Residual Stresses and Adhesion of Thermal”, Surface Engineering Vol21 (No1) 35-39 10- D.Chicot et al./ (2005), “Application of the interfacial indentation test for adhesion toughess determination” ”, Surface & Coatings Technology Vol21 (No200) 174-177 11- Annual book of ASTM standard section volume 03.02 … Lý Quốc Cường Luận văn thạc sỹ khoa học ... quan: Cơ sở chung phun phủ lớp phủ Cr- Ni lên thép + Cr? ?m, Niken vai trị lớp phủ Cr- Ni lên thép + Phun phủ, lịch sử phát triển phân loại + Công nghệ phun phủ, nguyên lý, phạm vi ứng dụng Phần II-... QUAN CƠ SỞ CHUNG PHUN PHỦ VÀ LỚP PHỦ Cr- Ni LÊN THÉP Lý Quốc Cường Luận văn thạc sỹ khoa học CHƯƠNG I- CR? ?M, NIKEN VÀ VAI TRỊ CỦA LỚP PHỦ Cr – Ni LÊN THÉP I.1 - CR? ?M I.1.1 - Lịch sử Cr? ?m Năm 1796... DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ************ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH: KỸ THUẬT VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ PHUN PHỦ Cr- Ni LÊN THÉP; CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT VÀ LĨNH VỰC ÁP DỤNG