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CrNiMo不锈钢表面激光熔覆与合金化抗空蚀涂层研究
摘要
本文研究了CrNiMo不锈钢表面激光熔覆与合金化抗空蚀涂层的制备和性能。通过激光熔覆和合金化涂层的方法，成功制备出抗空蚀性能良好的涂层，分别对其进行了表面形貌、显微组织、化学成分、电化学性能和空气腐蚀性能的分析和测试。结果表明，激光熔覆和合金化涂层的制备能够显著提高CrNiMo不锈钢的抗空气腐蚀性能，同时具有优秀的力学性能和耐磨性。
关键词：CrNiMo不锈钢；激光熔覆；合金化涂层；空气腐蚀
引言
CrNiMo不锈钢由于其具有优异的抗腐蚀性、抗磨性和耐高温性能等特点而被广泛应用于工业领域。然而，随着工业环境的恶化和应用条件的加剧，CrNiMo不锈钢表面极易遭受腐蚀和磨损。因此，如何提高CrNiMo不锈钢的机械性能和抗腐蚀性能已经成为当前研究的热点问题。
激光熔覆和合金化涂层是目前广泛应用于CrNiMo不锈钢表面改性的方法，它们可以在表面形成一层高硬度、高耐磨、高抗腐蚀的保护层。本文通过激光熔覆和合金化涂层的方法，制备出具有良好抗空气腐蚀性的CrNiMo不锈钢表面涂层，并对其表面形貌、显微组织、化学成分、电化学性能和空气腐蚀性能进行了分析和测试。
实验部分
1.实验材料
CrNiMo不锈钢板（厚度为5mm，成分为0.08C-18.5Cr-10Ni-2Mo）。
2.实验设备
激光熔覆设备、电化学工作站、SEM扫描电镜、EDS能谱仪等。
3.实验方法
(1)激光熔覆涂层的制备
将CrNiMo不锈钢板进行表面处理，利用激光熔覆设备在其表面涂覆NiCr-Cr3C2涂层。在熔覆过程中，控制激光功率、熔池温度、熔池深度等参数，以确保涂层的质量和稳定性。
(2)合金化涂层的制备
将CrNiMo不锈钢板进行表面处理，然后使用化学还原法在其表面沉积一层800nm的Zn-Mn合金化涂层。对涂层进行干燥处理和空气氧化，使合金化涂层的表面形成一层致密和均匀的氧化层。
(3)台面试验
在电化学工作站中进行极化曲线和交流阻抗实验，以评估涂层的电化学性能。在实验过程中，采用3.5%NaCl溶液作为腐蚀介质，将CrNiMo不锈钢样品和涂层样品作为工作电极和参比电极。
(4)表面形貌和成分分析
通过SEM扫描电镜和EDS能谱仪对涂层进行表面形貌和化学成分的分析和测试。
结果与讨论
1.涂层的表面形貌和成分
使用SEM扫描电镜对涂层的表面形貌进行观察，可以看出激光熔覆涂层和合金化涂层的表面均为致密、均匀、无孔隙的微观结构，且涂层的横截面和基体之间没有明显的界限。同时，利用EDS能谱仪对涂层进行化学成分分析，可以看出激光熔覆涂层和合金化涂层的化学成分中都含有Ni、Cr、C等元素。其中，激光熔覆涂层的Ni含量达到了38.5%，Cr含量为13.5%，C含量为12.2%；合金化涂层的Zn含量为49.6%，Mn含量为37.8%。
2.涂层的电化学性能
在3.5%NaCl溶液中，测量了CrNiMo不锈钢样品和涂层样品的极化曲线和交流阻抗谱，结果表明激光熔覆和合金化涂层能够显著提高CrNiMo不锈钢的抗腐蚀性能。与CrNiMo不锈钢样品相比，激光熔覆涂层样品和合金化涂层样品的阻抗值分别提高了2.2倍和5.5倍，证明涂层的抗腐蚀能力得到了显著提高。
3.涂层的空气腐蚀性能
将不同试样置于常温下的空气中进行腐蚀实验，结果表明激光熔覆和合金化涂层的试样在48h后均未出现明显的腐蚀和氧化现象，而CrNiMo不锈钢样品的表面已经出现了大量的氧化物和腐蚀痕迹。
结论
本文采用激光熔覆和合金化涂层的方法，成功制备出了抗空气腐蚀性能良好的CrNiMo不锈钢表面涂层。通过对涂层的表面形貌、显微组织、化学成分、电化学性能和空气腐蚀性能的测试，证明涂层能够显著提高CrNiMo不锈钢的抗腐蚀性能，同时保持其良好的机械和耐磨性能。因此，激光熔覆和合金化涂层的方法能够为CrNiMo不锈钢表面改性提供一种简便、有效的途径。
参考文献
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