El tractament superficial pot millorar la resistència a la corrosió de les peces metàl·liques impreses en 3D?

一, la part principal de la tecnologia de tractament de superfícies
L'estat de la superfície té un efecte directe sobre com resisteixen la corrosió els objectes metàl·lics impresos en 3D. La rugositat superficial, els petits defectes i la segregació de la composició acceleren la penetració de substàncies corrosives com els ions clorur i els gasos àcids. D'altra banda, els mètodes de tractament superficial fan que els materials siguin més resistents a la corrosió fent el següent:
Eliminació de defectes: desfer-se dels defectes de la superfície, incloses les partícules de pols no foses i les restes superposades de la piscina fosa, i dificulta l'adhesió dels mitjans corrosius. El poliment químic, per exemple, pot desfer-se d'una capa enganxosa de 70 μm de gruix mitjançant la dissolució selectiva de les protuberàncies superficials. Això redueix molt la probabilitat de corrosió per picat.
Optimitzar la microestructura significa canviar la mida dels grans i eliminar la segregació de components mitjançant mètodes de tractament tèrmic o modificació de superfícies. Per exemple, la pressió isostàtica en calent (HIP) pot fer que la densitat d'un material sigui gairebé el 100%, desfer-se dels porus interns i dificultar el pas dels mitjans corrosius.
Per protegir el substrat metàl·lic del medi corrosiu, construïu una pel·lícula d'òxid gruixuda, una capa d'aliatge o un recobriment a la superfície. Per exemple, l'anodització pot crear un recobriment d'Al ₂ O3 de 5 a 20 μm de gruix a la superfície dels aliatges d'alumini. Això els fa molt més resistents a la corrosió per polvorització de sal.
2, L'enfocament de tractament de superfícies més comú i com ajuda a protegir contra la corrosió
1. polit amb productes químics i polit amb electricitat
Polit químic: emprant solucions d'àcid oxidant potents (com l'àcid clorhídric i l'àcid nítric) per dissoldre selectivament les protuberàncies a la superfície, fent-la suau a nivell sub-micro. Després del poliment químic, la rugositat superficial de l'aliatge de titani imprès en 3D passa de 6 a 12 μm a 0,2 a 1 μm. La temperatura crítica de picadura (CPT) en una solució de NaCl al 3,5% augmenta 15 graus, cosa que la fa molt més resistent a la corrosió per picadura.
Polit electroquímic: Ús de processos electrolítics per obtenir suavitat a escala nanomètrica i fer una pel·lícula de passivació al mateix temps. Per exemple, el poliment electroquímic va reduir la rugositat superficial de l'acer inoxidable 316L de 8 μm a 0,18 μm i la taxa de corrosió en fluids corporals simulats en un 90%, que és el que necessiten els implants mèdics per a un ús a llarg termini.
2. Canviar la superfície i escalfar-la
El tractament tèrmic és el procés d'eliminar la tensió interna i millorar l'estructura del gra. El recuit i l'extinció són dos exemples d'això. Per exemple, després del tractament tèrmic, la taxa d'oxidació de les pales de la turbina del motor d'avions a altes temperatures disminueix 50 graus i la seva vida útil augmenta un 20%.
Nitruració o cementació de la superfície: posar àtoms de nitrogen o carboni a la superfície a altes temperatures per fer una capa de difusió molt dura i resistent a la corrosió. Per exemple, després de la nitruració, la duresa de la superfície de l'acer del motlle arriba a 1000–1200HV, i pot resistir la corrosió per polvorització de sal durant més de 1000 hores.
3. Tecnologia de recobriment
Deposició física de vapor (PVD): posar recobriments forts com TiN i CrN per fer que les coses siguin més resistents al desgast i a la corrosió. Per exemple, després del recobriment PVD, la taxa d'oxidació dels aliatges basats en níquel-que es van imprimir en 3D cau un 80% a una temperatura elevada de 650 graus.
Revestiment químic/electroplating: col·loqueu capes de Ni-P, Ni-B i altres aliatges per omplir defectes superficials i fer una pel·lícula protectora. L'aliatge de níquel-fòsfor sense electros, per exemple, pot reduir la densitat del corrent de corrosió de l'acer inoxidable a l'aigua de mar en un 95%. La seva resistència a la corrosió és gairebé tan bona com la de l'aliatge de titani.
L'anodització és bona per produir capes d'òxid gruixudes sobre metalls lleugers com els aliatges d'alumini. Per exemple, després d'un anoditzat rigorós, les peces d'aliatge d'alumini de les naus espacials poden suportar la corrosió per polvorització de sal durant més de 5000 hores i tenir una temperatura de fusió de 2320K. Això compleix estàndards ambientals molt alts.
3, exemples de com la indústria utilitza dades i casos
En el camp aeroespacial, les pales de turbina del motor LEAP de GE Aviation utilitzen impressió 3D i poliment químic per fer que la superfície sigui més llisa, passant de 10 μm a 1 μm, fent que el motor sigui un 8% més aerodinàmic. Al mateix temps, el tractament HIP elimina els porus interiors, cosa que allarga la vida de fatiga a alta -temperatura de 5.000 a 12.000 cicles.
Implants mèdics: després del poliment electroquímic, el dispositiu de fusió intercossos d'aliatge de titani imprès en 3D-Johnson & Johnson té una rugositat superficial de 0,8 μm, una disminució del 90% en l'adhesió de Staphylococcus aureus i una taxa d'èxit clínic superior al 95%.
Enginyeria oceànica: la taxa de corrosió de la vàlvula de bronze d'alumini níquel impresa en 3D fabricada per CNOOC en aigua salada va passar de 0,5 mm/any a 0,05 mm/any després del revestiment làser i el niquelat químic. La vida útil de la vàlvula també es va augmentar 10 vegades.