【摘 要】
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铜合金具备耐蚀防污的双重性能,激光熔覆技术在耐磨、耐蚀涂层的制备方面发挥着重要作用,为了提高海洋环境下金属材料的耐海水腐蚀和防海生物污损的性能,本文采用激光熔覆技术分别在Q235钢和316不锈钢基体材料上制备了Cu-20Cr-Mo和Cu-8Cr-Mo两种合金成分的熔覆层。利用SEM、EDS分析了熔覆层的物相组成、显微组织结构和边界区域的腐蚀特性;利用显微维氏硬度计测试了熔覆层横截面的显微硬度变化;
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铜合金具备耐蚀防污的双重性能,激光熔覆技术在耐磨、耐蚀涂层的制备方面发挥着重要作用,为了提高海洋环境下金属材料的耐海水腐蚀和防海生物污损的性能,本文采用激光熔覆技术分别在Q235钢和316不锈钢基体材料上制备了Cu-20Cr-Mo和Cu-8Cr-Mo两种合金成分的熔覆层。利用SEM、EDS分析了熔覆层的物相组成、显微组织结构和边界区域的腐蚀特性;利用显微维氏硬度计测试了熔覆层横截面的显微硬度变化;通过电化学实验评估了熔覆层的耐海水腐蚀性能。此外,测定了 Cu-8Cr-Mo熔覆层和铸铜对比样在模拟海水中的铜离子渗出率,对其防海生物污损性能进行分析。Cu-20Cr-Mo熔覆层中出现了严重的液相分离,组织结构不均匀,熔覆层由富Cu的基体相和大量富Ni、Cr、Mo的圆形析出物组成,与基体材料结合较差,裂纹孔洞遍布其中。Cu-8Cr-Mo熔覆层组织结构均匀,为固溶Ni、Cr、Mo的单相铜基固溶体,主要为树枝晶;与基体材料形成良好的冶金结合。Cu-8Cr-Mo熔覆层的硬度分为明显的三个区域:熔覆区、结合区和基体材料。受基体材料的影响,Cr含量升高,熔覆层的硬度变大,耐磨性增强;同时,熔覆层中存在较大的内应力,熔覆层/基体材料界面处出现微裂纹。电化学腐蚀实验表明,熔覆层样品均为钝化材料,在316不锈钢上制备的Cu-8Cr-Mo熔覆层耐蚀性能较好。电偶腐蚀实验结果表明,Cu-8Cr-Mo熔覆层与活性Q235钢更容易发生电偶腐蚀;与边界区域腐蚀特性的研究结果一致,熔覆层边界区域耐蚀性较差,熔覆层/Q235钢基体材料界面处发生接触腐蚀和缝隙腐蚀,加速了基体材料腐蚀,造成基体材料与熔覆层脱离。铜离子渗出实验表明,析出的硬质颗粒能够促进Cu-8Cr-Mo熔覆层持续溶蚀释放铜离子,抑制海生物生长。综上所述,利用激光熔覆技术在316不锈钢上制备出了性能良好的耐蚀防污Cu-8Cr-Mo熔覆层。
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