{"id":1189,"date":"2025-02-21T15:00:29","date_gmt":"2025-02-21T15:00:29","guid":{"rendered":"https:\/\/greenstone-tech.com\/?p=1189"},"modified":"2025-10-31T02:34:19","modified_gmt":"2025-10-31T02:34:19","slug":"efectele-expunerii-la-coroziunea-atmosferica-antarctica-asupra-proprietatilor-de-coroziune-si-uzura-ale-acoperirilor-de-placare-cu-laser","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/ro\/effects-of-antarctic-atmospheric-exposure-corrosion-on-corrosion-and-wear-properties-of-laser-cladding-coatings\/","title":{"rendered":"Efectele expunerii la coroziunea atmosferic\u0103 din Antarctica asupra coroziunii \u0219i propriet\u0103\u021bilor de uzur\u0103 ale acoperirilor de placare cu laser"},"content":{"rendered":"

Odat\u0103 cu dezvoltarea explor\u0103rii resurselor polare \u0219i a transportului maritim polar, o aten\u021bie semnificativ\u0103 a fost \u00eendreptat\u0103 c\u0103tre materialele pentru echipamentele polare \u0219i tehnologiile de protec\u021bie \u00eempotriva deterior\u0103rii \u00een medii extreme. Pentru a r\u0103spunde nevoilor de protec\u021bie \u00eempotriva coroziunii ale o\u021belului pentru construc\u021bii navale \u0219i pentru a evalua performan\u021ba o\u021belului inoxidabil \u00een condi\u021bii de temperatur\u0103 sc\u0103zut\u0103, a fost utilizat\u0103 tehnologia de placare cu laser pentru a fabrica acoperiri din o\u021bel inoxidabil austenitic 316L \u0219i o\u021bel inoxidabil duplex 2205 pe suprafa\u021ba o\u021belului FH690. Aceste acoperiri au fost supuse unui test de expunere de un an \u00een mediul atmosferic al sta\u021biei Zhongshan din Antarctica. Rezultatele au ar\u0103tat c\u0103 straturile de o\u021bel inoxidabil au redus \u00een mod eficient rata de coroziune a substratului de o\u021bel marin. Au fost analizate microstructura, microduritatea, comportamentul tribologic, comportamentul electrochimic la coroziune \u0219i stabilitatea probelor \u00een condi\u021bii polare de temperatur\u0103 sc\u0103zut\u0103. Rezultatele au indicat c\u0103 acoperirea 316L a prezentat o coroziune minor\u0103 prin \u00een\u021bep\u0103turi, \u00een timp ce acoperirea 2205 a prezentat o u\u0219oar\u0103 coroziune selectiv\u0103. Ambele acoperiri \u0219i-au men\u021binut nivelurile de microduritate \u0219i rezisten\u021b\u0103 la uzur\u0103 anterioare expunerii, cu o u\u0219oar\u0103 reducere a rezisten\u021bei la coroziune. Acoperirile din o\u021bel inoxidabil placate cu laser au demonstrat stabilitate \u00een ceea ce prive\u0219te structura fazelor \u0219i performan\u021ba \u00een mediul de expunere atmosferic\u0103 din Antarctica, asigur\u00e2nd o protec\u021bie eficient\u0103 a substratului din o\u021bel la temperaturi sc\u0103zute. Aceste rezultate ofer\u0103 un sprijin valoros pentru evaluarea adaptabilit\u0103\u021bii la mediu a materialelor utilizate \u00een echipamentele polare \u0219i pentru avansarea tehnologiilor de acoperire rezistente la coroziune.<\/p>\n\n\n\n

\u00cen ultimii ani, \u00een contextul \u00eenc\u0103lzirii globale, al penuriei resurselor \u0219i al schimb\u0103rilor de mediu, explorarea resurselor polare, progresul transportului maritim polar \u0219i protejarea intereselor polare au atras o aten\u021bie sporit\u0103 din partea na\u021biunilor din \u00eentreaga lume. Cercet\u0103rile au stabilit c\u0103 regiunea arctic\u0103 con\u021bine aproximativ 30% din rezervele mondiale neexploatate de gaze naturale \u0219i 13% din rezervele mondiale neexploatate de petrol, \u00een timp ce Antarctica g\u0103zduie\u0219te cel mai mare bazin carbonifer din lume, situat sub calota glaciar\u0103 din Antarctica de Est, cu o rezerv\u0103 estimat\u0103 la aproximativ 500 de miliarde de tone. \u00cen procesele de explorare, dezvoltare \u0219i conservare a regiunilor polare, performan\u021ba opera\u021bional\u0103 a echipamentelor polare de \u00eenalt\u0103 performan\u021b\u0103, cum ar fi sp\u0103rg\u0103toarele de ghea\u021b\u0103, platformele offshore \u0219i sta\u021biile terestre, este de o importan\u021b\u0103 crucial\u0103. Cu toate acestea, mediul polar este complex \u0219i dur, cu temperaturi medii anuale de aproximativ -22,3\u00b0C \u00een Arctica \u0219i \u00eentre -28,9\u00b0C \u0219i -35\u00b0C pe continentul Antarctic. Doar 1 p\u00e2n\u0103 la 4 luni pe an se \u00eenregistreaz\u0103 temperaturi medii lunare \u00eentre 0\u00b0C \u0219i 10\u00b0C, iar condi\u021biile meteorologice extreme scad temperaturile de serviciu p\u00e2n\u0103 la -70\u00b0C. \u00cempreun\u0103 cu v\u00e2nturile uscate, radia\u021biile ultraviolete intense, ciclurile de \u00eenghe\u021b-dezghe\u021b \u0219i c\u0103derile furtunoase de z\u0103pad\u0103, echipamentele polare sunt supuse unor deterior\u0103ri prelungite \u0219i grave cauzate de coroziune \u00een urma expunerii atmosferice la temperaturi sc\u0103zute. Pentru componentele mobile din sp\u0103rg\u0103toarele de ghea\u021b\u0103, platformele de foraj \u0219i sistemele de depozitare, trebuie luate \u00een considerare, de asemenea, deterior\u0103rile suplimentare cauzate de solicit\u0103ri \u0219i uzur\u0103. \u00cen consecin\u021b\u0103, adaptabilitatea la mediu a materialelor pentru echipamentele polare a fost mult timp un punct central al cercet\u0103rilor \u0219tiin\u021bifice extinse.<\/p>\n\n\n\n

\u00cen prezent, materialele metalice pentru echipamentele polare constau \u00een principal din o\u021beluri pentru temperaturi sc\u0103zute, care sunt o\u021beluri de \u00eenalt\u0103 performan\u021b\u0103 concepute pentru a prezenta o tenacitate \u0219i o sudabilitate excelente la temperaturi sc\u0103zute. Acestea includ de obicei o\u021belurile slab aliate pe baz\u0103 de ferit\u0103 \u0219i o\u021belurile inoxidabile austenitice Fe-Cr-Ni. O\u021belurile slab aliate la temperaturi joase sunt utilizate pe scar\u0103 larg\u0103 datorit\u0103 rentabilit\u0103\u021bii lor \u0219i sunt produse \u00een mod obi\u0219nuit folosind procesul de control termomecanic (TMCP), care \u00eembun\u0103t\u0103\u021be\u0219te rezisten\u021ba, tenacitatea, sudabilitatea \u0219i reduce con\u021binutul de carbon. Wang Chaoyi \u0219i colab. au efectuat experimente de sudare folosind sudarea cu arc submers pe o grosime de 54 mm, din o\u021bel de joas\u0103 temperatur\u0103 de 460 MPa pentru nave polare, produs prin TMCP. Ei au constatat c\u0103, la o temperatur\u0103 extrem de sc\u0103zut\u0103 de -70\u00b0C, probele din zona afectat\u0103 de c\u0103ldur\u0103 cu o microstructur\u0103 bainitic\u0103 unic\u0103 au prezentat fractur\u0103 fragil\u0103, \u00een timp ce materialul de baz\u0103 cu o microstructur\u0103 bifazic\u0103 ferit\u0103-bainit\u0103 a demonstrat o rezisten\u021b\u0103 mai mare la fractur\u0103 \u0219i o rezisten\u021b\u0103 mai mare la propagarea fisurilor. Sun Shibin \u0219i colab. au investigat comportamentul tribologic al pl\u0103cilor de o\u021bel marin TMCP FH36 de diferite grosimi la 20\u00b0C, -5\u00b0C \u0219i -20\u00b0C. Constat\u0103rile lor au ar\u0103tat c\u0103 microstructura de suprafa\u021b\u0103 consta \u00een principal din ferit\u0103 \u0219i perlit\u0103, \u00een timp ce regiunea de grosime medie prezenta ferit\u0103, perlit\u0103 \u0219i bainit\u0103 granular\u0103. Microstructura a influen\u021bat \u00een mod direct duritatea \u0219i rezisten\u021ba la uzur\u0103, uzura abraziv\u0103 fiind mecanismul dominant, \u00eenso\u021bit\u0103 de uzur\u0103 prin oboseal\u0103 \u0219i aderen\u021b\u0103. Pe m\u0103sur\u0103 ce temperatura a sc\u0103zut, duritatea suprafe\u021bei localizate a crescut, dar deta\u0219area materialului din cauza frec\u0103rii a exacerbat uzura, rezult\u00e2nd urme de uzur\u0103 mai largi \u0219i mai ad\u00e2nci \u0219i un volum de uzur\u0103 crescut. Li \u0219i colab. au studiat comportamentul de coroziune timpurie al o\u021belului de joas\u0103 temperatur\u0103 EH36 \u00eentr-un mediu atmosferic marin polar simulat, observ\u00e2nd c\u0103 coroziunea a r\u0103mas \u00eentr-o faz\u0103 accelerat\u0103 la temperaturi sc\u0103zute, cu o rat\u0103 de 0,47 g-m-\u00b2-h-\u00b9. O\u021belul de \u00eenalt\u0103 rezisten\u021b\u0103 FH690 pentru temperaturi sc\u0103zute ofer\u0103 propriet\u0103\u021bi mecanice excelente la temperaturi sc\u0103zute; cu toate acestea, \u00een medii cu deterior\u0103ri cuplate de uzur\u0103-coroziune, produsele de coroziune libere \u0219i poroase nu rezist\u0103 for\u021belor de forfecare prin frecare, iar coroziunea galvanic\u0103 dintre substratul expus \u0219i produsele de uzur\u0103 accelereaz\u0103 \u0219i mai mult degradarea. Microstructura o\u021belurilor slab aliate la temperatur\u0103 joas\u0103 este susceptibil\u0103 la modific\u0103ri induse de c\u0103ldur\u0103 \u0219i for\u021be mecanice, ceea ce duce la instabilitatea propriet\u0103\u021bilor mecanice \u0219i de uzur\u0103. \u00cen plus, absen\u021ba elementelor pasivante duce la o coroziune rapid\u0103 \u00een medii marine cu Cl-, reduc\u00e2nd semnificativ durata de via\u021b\u0103 \u00een condi\u021bii de uzur\u0103-coroziune cuplat\u0103.<\/p>\n\n\n\n

Deteriorarea materialelor, cum ar fi uzura \u0219i coroziunea, debuteaz\u0103 de obicei la suprafa\u021b\u0103. Prin utilizarea tehnologiilor de placare cu fascicul de energie \u00eenalt\u0103 pentru fabricarea de acoperiri de \u00eenalt\u0103 performan\u021b\u0103 cu rezisten\u021b\u0103 integrat\u0103 la uzur\u0103 \u0219i coroziune la temperaturi joase pe suprafa\u021ba o\u021belului pentru construc\u021bii navale dur, la temperaturi joase, se pot ob\u021bine \u00eembun\u0103t\u0103\u021biri semnificative ale performan\u021bei de func\u021bionare a echipamentelor de construc\u021bii navale \u00een medii polare extreme. Acoperirile preparate prin placare cu laser pe substraturi de o\u021bel marin EH32 au prezentat o duritate \u0219i o rezisten\u021b\u0103 la uzur\u0103 superioare celor ale substratului \u00een urma testelor de \u00eenghe\u021b-coroziune la temperaturi sc\u0103zute, la -80\u00b0C. Selectarea materialelor de acoperire de \u00eenalt\u0103 performan\u021b\u0103 adecvate este esen\u021bial\u0103 pentru \u00eembun\u0103t\u0103\u021birea duratei de via\u021b\u0103 a o\u021belului marin. O\u021belul inoxidabil, cu rezisten\u021ba sa excelent\u0103 la coroziune, rezolv\u0103 problema lipsei elementelor pasivante din o\u021belul marin la temperaturi sc\u0103zute \u0219i, ca aliaj pe baz\u0103 de fier, asigur\u0103 o leg\u0103tur\u0103 metalurgic\u0103 solid\u0103 \u00een timpul procesului de placare. O\u021belului inoxidabil austenitic \u00eei lipse\u0219te tranzi\u021bia ductil- fragil la temperaturi sc\u0103zute, oferind o rezisten\u021b\u0103 excep\u021bional\u0103 la impact \u0219i la coroziune. O\u021belul inoxidabil duplex ofer\u0103 o rezisten\u021b\u0103 mai mare \u0219i o rezisten\u021b\u0103 \u00eembun\u0103t\u0103\u021bit\u0103 la uzur\u0103, precipitarea controlat\u0103 a fazelor secundare p\u0103str\u00e2nd o bun\u0103 tenacitate. Variabilitatea neregulat\u0103 a climatului polar complic\u0103 simularea testelor de coroziune prin expunere atmosferic\u0103, ceea ce face ca expunerea atmosferic\u0103 pe termen lung \u00een regiunile polare s\u0103 fie cea mai fiabil\u0103 metod\u0103 de evaluare.<\/p>\n\n\n\n

Acest studiu abordeaz\u0103 cerin\u021bele privind materialele pentru echipamentele de inginerie polar\u0103 \u0219i nevoia de protec\u021bie \u00eempotriva deterior\u0103rii \u00een medii extreme. Tehnologia de placare cu laser a fost utilizat\u0103 pentru fabricarea de acoperiri din o\u021bel inoxidabil austenitic 316L \u0219i o\u021bel inoxidabil duplex 2205 pe suprafa\u021ba o\u021belului FH690, urmat\u0103 de teste de expunere \u00een mediul atmosferic al sta\u021biei Zhongshan din Antarctica. Microduritatea, comportamentul tribologic, comportamentul electrochimic la coroziune \u0219i stabilitatea probelor \u00een condi\u021bii polare de temperatur\u0103 sc\u0103zut\u0103 au fost analizate pentru a oferi informa\u021bii privind adaptabilitatea la mediu \u0219i protec\u021bia la coroziune a materialelor echipamentelor polare. A fost investigat\u0103 eficacitatea de protec\u021bie a acoperirilor 316L \u0219i 2205 placate cu laser pe o\u021belul FH690 \u00een mediul de expunere atmosferic\u0103 din Antarctica.<\/p>\n\n\n\n

Preg\u0103tirea experimental\u0103
1.1 Preg\u0103tirea acoperirii \u0219i condi\u021biile de expunere \u00een Antarctica
Materialul substratului utilizat \u00een acest experiment a fost o\u021belul FH690 cu dimensiuni de 100 mm \u00d7 25 mm \u00d7 10 mm. Suprafa\u021ba a fost mai \u00eent\u00e2i \u0219lefuit\u0103 cu \u0219mirghel de granula\u021bie 1500 pentru a ob\u021bine zg\u00e2rieturi uniforme, urmat\u0103 de cur\u0103\u021bare cu ultrasunete cu etanol anhidru pentru a \u00eendep\u0103rta impurit\u0103\u021bile de suprafa\u021b\u0103 \u0219i uleiul, \u0219i apoi uscat\u0103 pentru utilizarea ulterioar\u0103. Pulberile din aliaje de o\u021bel inoxidabil 316L \u0219i 2205, cu dimensiuni ale particulelor cuprinse \u00eentre 48 \u0219i 74 \u03bcm, au fost selectate ca materiale de acoperire \u0219i au fost uscate \u00eentr-un mediu de vid la 50 \u00b0C timp de 24 de ore \u00eenainte de placare.<\/p>\n\n\n\n

Pulberile de aliaj au fost aplicate uniform pe suprafa\u021ba substratului folosind metoda pulberilor prestabilite, cu o grosime a stratului de acoperire de aproximativ 2 mm \u0219i o dimensiune plan\u0103 de 50 mm \u00d7 25 mm. Pentru placare a fost utilizat un laser cu semiconductor cuplat la fibr\u0103 (RECI Laser, DAC4000) cu o putere maxim\u0103 de ie\u0219ire de 4 kW. Parametrii de placare au fost urm\u0103torii: puterea laserului de 1,6 kW, diametrul spotului de 2 mm, viteza de scanare de 800 mm\/min, rata de suprapunere de 25% \u0219i protec\u021bia atmosferei de argon. Dup\u0103 placare, straturile de acoperire au fost lustruite cu \u0219mirghel de 1500 de granula\u021bii pentru a se potrivi cu starea substratului, s-au f\u0103cut g\u0103uri \u00een loca\u021bii specifice pentru asamblarea probelor, iar starea ini\u021bial\u0103 a probelor a fost fotografiat\u0103 \u0219i c\u00e2nt\u0103rit\u0103.<\/p>\n\n\n\n

Fixarea probelor pentru expunerea atmosferic\u0103 \u00een Antarctica a respectat standardul GB\/T 14165-2008, cu suprafa\u021ba probei pozi\u021bionat\u0103 la un unghi de 45\u00b0 fa\u021b\u0103 de planul orizontal, dup\u0103 cum se arat\u0103 \u00een figura 1. Probele au fost amplasate la sta\u021bia Zhongshan din Antarctica pentru o perioad\u0103 de testare de un an (decembrie 2022 - decembrie 2023). La recuperare, probele au fost fotografiate, iar cele cu produse de coroziune au fost scufundate \u00eentr-o solu\u021bie de \u00eendep\u0103rtare a ruginii con\u021bin\u00e2nd 100 ml HCl, 100 ml ap\u0103 deionizat\u0103 \u0219i 0,3 g hexametilentetramin\u0103 pentru cur\u0103\u021bare cu ultrasunete. Probele au fost apoi cl\u0103tite cu alcool, uscate, fotografiate \u0219i c\u00e2nt\u0103rite. Prelucrarea prin electroeroziune cu fir a fost utilizat\u0103 pentru a prelucra probele \u00een e\u0219antioane mai mici cu o suprafa\u021b\u0103 de 10 mm \u00d7 10 mm pentru testele ulterioare.<\/p>\n\n\n\n

1.2 Caracterizarea e\u0219antionului \u0219i testarea performan\u021bei \u00eenainte \u0219i dup\u0103 expunerea \u00een Antarctica
Acoperirile \u00eenainte \u0219i dup\u0103 expunerea la atmosfer\u0103 \u00een Antarctica au fost caracterizate din punct de vedere al morfologiei, compozi\u021biei \u0219i structurii fazelor utiliz\u00e2nd un microscop electronic cu baleiaj (SEM, ZEISS Gemini300), un spectrometru cu dispersie de energie cu raze X (EDS, Oxford INCA 80), un difractometru cu raze X (XRD, Bruker D8 Advance) \u0219i un microscop confocal cu baleiaj laser (CLSM, Keyence VK-X250).<\/p>\n\n\n\n

Microduritatea a fost m\u0103surat\u0103 cu ajutorul unui tester de microduritate Vickers (Veiyee QHV-1000SPTA) \u00een 20 de puncte selectate aleatoriu pe suprafa\u021ba stratului de acoperire, cu o sarcin\u0103 aplicat\u0103 de 200 g \u0219i un timp de repaus de 15 s. Media celor 20 de m\u0103sur\u0103tori a fost considerat\u0103 duritatea suprafe\u021bei stratului de acoperire. Comportamentul tribologic de alunecare uscat\u0103 liniar\u0103 al acoperirilor a fost evaluat cu ajutorul unei ma\u0219ini multifunc\u021bionale de testare a frec\u0103rii \u0219i uzurii (Rtec MFT-5000), cu o for\u021b\u0103 normal\u0103 aplicat\u0103 de 10 N, o durat\u0103 de uzur\u0103 de 1800 s, o distan\u021b\u0103 de mi\u0219care alternativ\u0103 de 3 mm \u0219i o bil\u0103 ceramic\u0103 SiN (cu diametrul de 6,35 mm) ca contrafacere. Urmele de uzur\u0103 au fost analizate utiliz\u00e2nd un morfometru tridimensional (Bruker Contour GT-K). Comportamentul la coroziune la 10 \u00b1 0,1\u00b0C a fost evaluat folosind o sta\u021bie de lucru electrochimic\u0103 (Gamry Reference 3000) \u00eentr-o solu\u021bie de NaCl 3,5 wt.% cu un sistem cu trei electrozi: un fir de platin\u0103 ca contraelectrod, un electrod Ag\/AgCl ca electrod de referin\u021b\u0103 \u0219i acoperirea ca electrod de lucru, \u00eencapsulat \u00een r\u0103\u0219in\u0103 epoxidic\u0103 pentru a expune o zon\u0103 de lucru de 10 mm \u00d7 10 mm. Testarea poten\u021bialului de circuit deschis (OCP) a fost efectuat\u0103 timp de 1800 s la o frecven\u021b\u0103 de e\u0219antionare de 0,5 s-\u00b9, urmat\u0103 de spectroscopie de impedan\u021b\u0103 electrochimic\u0103 (EIS) la OCP cu o gam\u0103 de frecven\u021be de la 100 kHz la 10 mHz. Polarizarea poten\u021biodinamic\u0103 a fost efectuat\u0103 la o rat\u0103 de scanare de 1 mV-s-\u00b9, pornind de la un poten\u021bial ini\u021bial de -0,3 V \u00een raport cu OCP \u0219i termin\u00e2nd atunci c\u00e2nd densitatea curentului de polarizare anodic\u0103 a atins 1 mA-cm-\u00b2, rezult\u00e2nd curba de polarizare Tafel. Fiecare test tribologic \u0219i electrochimic a fost repetat de cel pu\u021bin trei ori pentru a asigura acurate\u021bea.<\/p>\n\n\n\n

2 Rezultate \u0219i discu\u021bii
2.1 Morfologia \u0219i analiza pierderii de mas\u0103
Morfologia microscopic\u0103 a acoperirilor dup\u0103 preparare este prezentat\u0103 \u00een figura 2. Ambele acoperiri au ob\u021binut o leg\u0103tur\u0103 metalurgic\u0103 satisf\u0103c\u0103toare cu substratul, prezent\u00e2nd structuri uniforme \u0219i dense, f\u0103r\u0103 defecte precum fisuri, pori, incluziuni sau lips\u0103 de fuziune la interfa\u021b\u0103. Analiza compozi\u021bional\u0103 a elementelor-cheie din acoperiri este prezentat\u0103 \u00een tabelul 1. Cr \u0219i Mo, elemente critice rezistente la pitting \u00een o\u021belul inoxidabil, formeaz\u0103 o pelicul\u0103 dens\u0103 de pasivare \u00een medii corozive, \u00een timp ce Ni este elementul principal de stabilizare a austenitei. Placarea cu laser, de\u0219i realizeaz\u0103 o leg\u0103tur\u0103 metalurgic\u0103 \u00eentre strat \u0219i substrat, introduce o anumit\u0103 diluare, elementele din substrat migr\u00e2nd \u00een strat, rezult\u00e2nd \u00een con\u021binuturi de Cr \u0219i Ni u\u0219or mai sc\u0103zute comparativ cu compozi\u021biile nominale ale celor dou\u0103 o\u021beluri inoxidabile.<\/p>\n\n\n\n

Figura 3 ilustreaz\u0103 morfologia macroscopic\u0103 a celor dou\u0103 acoperiri din o\u021bel inoxidabil \u00een starea lor ini\u021bial\u0103, dup\u0103 un an de expunere la sta\u021bia Zhongshan din Antarctica \u0219i dup\u0103 \u00eendep\u0103rtarea ruginii. \u00cen starea lor ini\u021bial\u0103, substratul din o\u021bel FH690, acoperirea 316L \u0219i acoperirea 2205 prezentau un luciu metalic str\u0103lucitor (figurile 3a, 3d), cu caracteristici de suprafa\u021b\u0103 excelente. Dup\u0103 un an de expunere la sta\u021bia Zhongshan, straturile de acoperire au r\u0103mas bine lipite de substrat, f\u0103r\u0103 fisuri sau delaminare. Substratul de o\u021bel FH690 a suferit coroziune, reac\u021bion\u00e2nd cu oxigenul pentru a forma un strat de oxid uniform, liber, care a trecut de la un luciu metalic la o nuan\u021b\u0103 maronie (figurile 3b, 3e). Principalii produ\u0219i de coroziune ai o\u021belului FH690 \u00eentr-un mediu atmosferic marin includ \u03b1-FeOOH, \u03b2-FeOOH \u0219i Fe\u2083O\u2084. Pozi\u021bionate la un unghi de 45\u00b0 fa\u021b\u0103 de sol, precipita\u021biile \u0219i c\u0103derile de z\u0103pad\u0103 din Antarctica au f\u0103cut ca produsele de coroziune din substratul FH690 s\u0103 curg\u0103 pe acoperiri, transform\u00e2nd unele zone \u00een gri-maroniu. Dup\u0103 \u00eendep\u0103rtarea ruginii, produsele de coroziune gri-maronii de pe suprafe\u021bele de acoperire au disp\u0103rut, iar morfologia suprafe\u021bei acoperirilor 316L \u0219i 2205 a prezentat abateri minime de la starea lor ini\u021bial\u0103 (figurile 3c, 3f), indic\u00e2nd o protec\u021bie eficient\u0103 a substratului FH690.<\/p>\n\n\n\n

Caracteristicile microscopice ale o\u021belului slab aliat dup\u0103 coroziunea \u00een mediul atmosferic antarctic au fost raportate, form\u00e2nd de obicei produse de coroziune de tip bloc, lamelar sau petal\u0103, \u00eenso\u021bite de fisuri \u0219i gropi. Morfologia microscopic\u0103 a celor dou\u0103 acoperiri din o\u021bel inoxidabil dup\u0103 un an de expunere atmosferic\u0103 la sta\u021bia Zhongshan este prezentat\u0103 \u00een figura 4. Suprafa\u021ba acoperirii 316L prezenta numeroase g\u0103uri de pitting, cu diferen\u021be neglijabile \u00een ceea ce prive\u0219te con\u021binutul de elemente metalice \u00een interiorul \u0219i \u00een exteriorul gropilor, de\u0219i con\u021binutul de oxigen era mai mare pe pere\u021bii gropilor. O\u021belul inoxidabil se bazeaz\u0103 pe elemente u\u0219or pasivante, precum Cr \u0219i Mo, pentru a forma o pelicul\u0103 de oxid dens\u0103 care s\u0103 reziste la coroziunea Cl-; un con\u021binut mai ridicat de oxigen indic\u0103 o pelicul\u0103 de pasivare mai dens\u0103, zonele cu un con\u021binut mai sc\u0103zut de pelicul\u0103 de pasivare fiind corodate \u00een mod preferen\u021bial. Suprafa\u021ba de acoperire 2205 prezint\u0103 caracteristici de coroziune selectiv\u0103, regiunile austenitice (B2) cu un con\u021binut mai sc\u0103zut de Cr fiind corodate \u00een mod preferen\u021bial, \u00een timp ce regiunile feritice (B1) cu un con\u021binut mai ridicat de Cr prezint\u0103 niveluri mai ridicate de oxigen \u0219i o calitate superioar\u0103 a peliculei de pasivare.<\/p>\n\n\n\n

\"Efectele<\/figure>\n\n\n\n

Morfologia confocal\u0103 laser a celor dou\u0103 acoperiri din o\u021bel inoxidabil dup\u0103 un an de expunere atmosferic\u0103 la sta\u021bia Zhongshan din Antarctica este prezentat\u0103 \u00een figura 5. Acoperirea 316L a prezentat numeroase situsuri mici de coroziune prin \u00een\u021bep\u0103turi, cu unele \u00een\u021bep\u0103turi mici care s-au agregat \u0219i s-au unit \u00een \u00een\u021bep\u0103turi mai mari, cea mai ad\u00e2nc\u0103 ajung\u00e2nd la 12,89 \u03bcm. \u00cen schimb, acoperirea 2205 nu a prezentat caracteristici de coroziune prin \u00een\u021bep\u0103turi, suferind \u00een principal o u\u0219oar\u0103 coroziune selectiv\u0103, morfologia sa microscopic\u0103 reflect\u00e2nd structura caracteristic\u0103 \u00een dou\u0103 faze a o\u021belului inoxidabil duplex.<\/p>\n\n\n\n

Analiza fazelor celor dou\u0103 acoperiri din o\u021bel inoxidabil \u00een starea lor ini\u021bial\u0103 \u0219i dup\u0103 un an de expunere atmosferic\u0103 la sta\u021bia Zhongshan (figura 6) a ar\u0103tat c\u0103 acoperirile 316L \u0219i 2205 au men\u021binut o structur\u0103 austenitic\u0103 monofazic\u0103 stabil\u0103 \u0219i, respectiv, o structur\u0103 austenitic\u0103-ferritic\u0103 bifazic\u0103, at\u00e2t \u00eenainte, c\u00e2t \u0219i dup\u0103 expunere. Suprafe\u021bele de acoperire au suferit doar o coroziune minor\u0103, f\u0103r\u0103 o acumulare semnificativ\u0103 de produse de coroziune. Av\u00e2nd \u00een vedere c\u0103 grosimea peliculei de pasivare nu dep\u0103\u0219e\u0219te de obicei 10 nm, nu au fost detectate v\u00e2rfuri de difrac\u021bie suplimentare. Acoperirile 316L \u0219i 2205 placate cu laser au demonstrat stabilitate de faz\u0103 \u00een mediul de expunere atmosferic\u0103 din Antarctica.<\/p>\n\n\n\n

Pe baza rezultatelor de mai sus, produsele de coroziune observate pe probe proveneau de la substrat, \u00een timp ce straturile \u00een sine nu prezentau modific\u0103ri semnificative. Metoda pierderii de mas\u0103 a fost utilizat\u0103 pentru a investiga viteza de coroziune a probelor \u0219i pentru a evalua eficacitatea protectoare a acoperirilor din o\u021bel inoxidabil. \u00cen studiile privind coroziunea prin expunere atmosferic\u0103, pierderea de mas\u0103 prin coroziune \u0219i viteza de coroziune a materialelor metalice sunt calculate folosind urm\u0103toarele ecua\u021bii: unde \u03c9 reprezint\u0103 pierderea de mas\u0103 prin coroziune pe unitate de suprafa\u021b\u0103 (g\/m\u00b2), \u03bd reprezint\u0103 viteza de coroziune (mm\/a), m_t este masa probei dup\u0103 \u00eendep\u0103rtarea ruginei (g), m_0 este masa probei \u00eenainte de expunere (g), S este suprafa\u021ba probei (cm\u00b2), \u03c1 este densitatea o\u021belului slab aliat (aproximativ 7,86 g\/cm\u00b3), iar t este timpul de expunere (h).<\/p>\n\n\n\n

Pierderea de mas\u0103 calculat\u0103 \u0219i rata medie de coroziune a o\u021belului FH690 sub protec\u021bia celor dou\u0103 acoperiri sunt prezentate \u00een figura 7. Sub acoperirea 316L, pierderea de mas\u0103 a o\u021belului FH690 a fost de 12,5 mg-cm-\u00b2, cu o rat\u0103 medie de coroziune de 15,9 \u03bcm-a-\u00b9; sub acoperirea 2205, pierderea de mas\u0103 a fost de 12,8 mg-cm-\u00b2, cu o rat\u0103 medie de coroziune de 16,3 \u03bcm-a-\u00b9. Ambele acoperiri au prezentat o coroziune neglijabil\u0103 \u00een mediul atmosferic antarctic, oferind o protec\u021bie eficient\u0103 substratului de o\u021bel FH690. Ratele medii de coroziune sub cele dou\u0103 acoperiri au fost aproape identice, toate pierderile de mas\u0103 fiind atribuite substratului expus. Comparativ cu rata de coroziune a o\u021belului marin 690 MPa neprotejat \u00een atmosfera antarctic\u0103 (18,7 \u03bcm-a-\u00b9), s-a ob\u021binut o reducere semnificativ\u0103.<\/p>\n\n\n\n

2.2 Microdure\u021be
Figura 8 ilustreaz\u0103 microduritatea medie a celor dou\u0103 suprafe\u021be de acoperire din o\u021bel inoxidabil. Valorile ini\u021biale ale microdurit\u0103\u021bii acoperirilor 316L \u0219i 2205 au fost 279,19 HV\u2080.\u2082 \u0219i, respectiv, 392,77 HV\u2080.\u2082. De obicei, microduritatea 316L turnat nu dep\u0103\u0219e\u0219te 200 HV\u2080.\u2082, \u00een timp ce cea a 2205 turnat este de aproximativ 300 HV\u2080.\u2082. Duritatea mai mare a acoperirilor placate cu laser poate fi atribuit\u0103 la doi factori: \u00een primul r\u00e2nd, r\u0103cirea rapid\u0103 \u00een timpul plac\u0103rii cu laser are ca rezultat structuri dendritice \u0219i granule fine echiaxate, contribuind la \u00eent\u0103rirea rafin\u0103rii granulelor; \u00een al doilea r\u00e2nd, leg\u0103tura metalurgic\u0103 dintre substrat \u0219i acoperire permite elementelor din o\u021belul FH690 s\u0103 se amestece \u00een acoperiri din o\u021bel inoxidabil, sporind duritatea. Acest lucru este sus\u021binut de rezultatele EDS (tabelul 1), care indic\u0103 diluarea Fe, reduc\u00e2nd con\u021binutul de alte elemente. Dup\u0103 un an de expunere atmosferic\u0103 la sta\u021bia Zhongshan, microduritatea acoperirilor a r\u0103mas practic neschimbat\u0103, demonstr\u00e2nd o excelent\u0103 adaptabilitate la mediu.<\/p>\n\n\n\n

2.3 Comportamentul tribologic
Figura 9 prezint\u0103 comportamentul tribologic al celor dou\u0103 acoperiri din o\u021bel inoxidabil \u00eenainte \u0219i dup\u0103 expunerea la atmosfer\u0103 \u00een Antarctica. \u00cen condi\u021bii de frecare prin alunecare uscat\u0103, coeficientul de frecare (COF) s-a stabilizat dup\u0103 aproximativ 300 s, ating\u00e2nd o valoare constant\u0103 de aproximativ 0,7. Dup\u0103 un an de expunere atmosferic\u0103 la sta\u021bia Zhongshan, COF al acoperirii 316L a sc\u0103zut u\u0219or \u00een compara\u021bie cu starea sa ini\u021bial\u0103, \u00een timp ce cel al acoperirii 2205 a r\u0103mas neschimbat. Pierderea volumului de uzur\u0103 a ambelor acoperiri a r\u0103mas constant\u0103 \u00eenainte \u0219i dup\u0103 expunere, acoperirea 2205 prezent\u00e2nd un volum de uzur\u0103 mai mic dec\u00e2t acoperirea 316L. Profilurile urmelor de uzur\u0103 ale stratului 2205 au fost mai pu\u021bin ad\u00e2nci dec\u00e2t cele ale stratului 316L, indic\u00e2nd o rezisten\u021b\u0103 superioar\u0103 la uzur\u0103. Acoperirea 316L a prezentat crest\u0103turi pronun\u021bate la marginile urmelor de uzur\u0103, rezultate din deformarea plastic\u0103 sub presiunea bilei de alunecare. Rata de uzur\u0103 (\u03bc) a acoperirilor a fost calculat\u0103 cu ajutorul ecua\u021biei Archard: unde V este pierderea volumic\u0103 m\u0103surat\u0103 de uzur\u0103 (mm\u00b3), N este sarcina normal\u0103 (N), iar d este distan\u021ba total\u0103 de alunecare (m).<\/p>\n\n\n\n

Rezultatele calculate, prezentate \u00een figura 9d, indic\u0103 faptul c\u0103 ratele de uzur\u0103 ale acoperirilor 316L \u0219i 2205 au fost de aproximativ 8,35 \u00d7 10-\u2076 mm\u00b3-N-\u00b9-m-\u00b9 \u0219i, respectiv, 7,85 \u00d7 10-\u2076 mm\u00b3-N-\u00b9-m-\u00b9. Dup\u0103 expunerea la atmosfera antarctic\u0103, ratele de uzur\u0103 ale ambelor acoperiri au r\u0103mas la nivelurile anterioare expunerii, demonstr\u00e2nd o rezisten\u021b\u0103 stabil\u0103 la uzur\u0103.<\/p>\n\n\n\n

Figura 10 prezint\u0103 morfologia urmelor de uzur\u0103 ale celor dou\u0103 acoperiri din o\u021bel inoxidabil dup\u0103 un an de expunere la sta\u021bia Zhongshan, rezultatele scan\u0103rii punctuale EDS fiind prezentate \u00een tabelul 2. L\u0103\u021bimea urmei de uzur\u0103 a acoperirii 316L a fost de 565,72 \u03bcm, \u00een timp ce cea a acoperirii 2205 a fost de 495,71 \u03bcm, \u00een concordan\u021b\u0103 cu pierderea de mas\u0103 mai mare observat\u0103 pentru acoperirea 316L. Din punct de vedere morfologic, ambele acoperiri au prezentat \u0219an\u021buri de arat \u0219i straturi de transfer \u00een urmele de uzur\u0103, indic\u00e2nd apari\u021bia uzurii abrazive \u0219i adezive. Stratul 316L a prezentat o prevalen\u021b\u0103 mai mare a straturilor de transfer, uzura adeziv\u0103 fiind mai proeminent\u0103, \u00een timp ce stratul 2205 a prezentat caneluri mai pronun\u021bate, suger\u00e2nd uzura abraziv\u0103 ca mecanism dominant. Straturile de transfer prezentau un con\u021binut extrem de ridicat de oxigen, atribuit c\u0103ldurii de frecare din timpul uzurii reciproce, care favorizeaz\u0103 oxidarea elementelor pasivante precum Cr \u0219i Mo.<\/p>\n\n\n\n

2.4 Comportamentul coroziunii electrochimice
Figura 11 prezint\u0103 curbele de polarizare poten\u021biodinamic\u0103 ale celor dou\u0103 acoperiri din o\u021bel inoxidabil, cu parametrii electrochimici de coroziune enumera\u021bi \u00een tabelul 3. Dup\u0103 1 an de expunere atmosferic\u0103 la sta\u021bia Zhongshan, curba de polarizare poten\u021biodinamic\u0103 a acoperirii 316L a prezentat o schimbare minim\u0103 a tendin\u021bei, de\u0219i poten\u021bialul de rupere a gropilor (E_b, ini\u021bial 536,8 mV, post-expunere 503,7 mV) s-a deplasat u\u0219or mai devreme, iar densitatea de curent pasiv (i_p) s-a dublat. Intervalul de pasivare (\u0394E) al acoperirii 2205 a r\u0103mas de aproximativ 1300 mV, dar i_p a crescut de la 2,455 \u03bcA-cm-\u00b2 la 4,177 \u03bcA-cm-\u00b2 post-expunere. Dup\u0103 expunere, rezisten\u021ba la coroziune a acoperirilor 316L \u0219i 2205 a sc\u0103zut \u00een grade diferite, atribuit\u0103 defectelor de suprafa\u021b\u0103 induse de atmosfera coroziv\u0103 din Antarctica.<\/p>\n\n\n\n

Figura 12 prezint\u0103 rezultatele spectroscopiei de impedan\u021b\u0103 electrochimic\u0103 (EIS) pentru cele dou\u0103 acoperiri din o\u021bel inoxidabil. Dup\u0103 un an de expunere atmosferic\u0103, diagramele Nyquist (figura 12a) ale acoperirilor 316L \u0219i 2205 au prezentat raze de arc capacitiv reduse, indic\u00e2nd o sc\u0103dere a rezisten\u021bei la transferul de sarcin\u0103 \u0219i a stabilit\u0103\u021bii peliculei de pasivare. \u00cen diagramele Bode (figura 12b), modulul de impedan\u021b\u0103 (|Z|) la 0,1 Hz, care reflect\u0103 de obicei rezisten\u021ba la polarizare a materialului \u00een solu\u021bie, a sc\u0103zut dup\u0103 expunere pentru ambele acoperiri, ceea ce \u00eenseamn\u0103 o rezisten\u021b\u0103 redus\u0103 la coroziune. \u00cen plus, un unghi de faz\u0103 mai mare \u0219i o gam\u0103 mai larg\u0103 \u00een regiunea frecven\u021bei medii indic\u0103 o mai mare stabilitate a peliculei de pasivare. Dup\u0103 expunere, unghiul de faz\u0103 de frecven\u021b\u0103 medie al acoperirii 316L s-a \u00eengustat \u0219i s-a diminuat, \u00een timp ce cel al acoperirii 2205 a sc\u0103zut, de asemenea, reflect\u00e2nd o sc\u0103dere a calit\u0103\u021bii filmului de pasivare. Av\u00e2nd \u00een vedere prezen\u021ba a dou\u0103 constante de timp \u00een procesul de coroziune, a fost utilizat un model cu dou\u0103 straturi (inser\u021bia din figura 12a) pentru a ajusta datele, dup\u0103 cum se arat\u0103 \u00een tabelul 4. Impedan\u021ba stratului exterior poros (R_p) a fost semnificativ mai mic\u0103 dec\u00e2t cea a stratului interior (R_c), indic\u00e2nd faptul c\u0103 rezisten\u021ba la reac\u021bia de electrod a acoperirilor a fost guvernat\u0103 \u00een principal de etapa de transfer de sarcin\u0103. Dup\u0103 expunere, R_c a ambelor acoperiri a sc\u0103zut. \u00cen ciuda unei u\u0219oare reduceri a rezisten\u021bei la coroziune dup\u0103 expunerea atmosferic\u0103 din Antarctica, straturile acoperite cu laser au men\u021binut o stare stabil\u0103 de pasivare \u0219i o rat\u0103 sc\u0103zut\u0103 de coroziune, continu\u00e2nd s\u0103 ofere o protec\u021bie eficient\u0103 o\u021belului marin la temperaturi sc\u0103zute.<\/p>\n\n\n\n

\"Efectele<\/figure>\n\n\n\n

3 Concluzie<\/p>\n\n\n\n

\u00cen aceast\u0103 lucrare, acoperiri din o\u021bel inoxidabil austenitic 316L \u0219i o\u021bel inoxidabil duplex 2205 au fost preg\u0103tite pe substratul FH690 din o\u021bel marin cu temperatur\u0103 sc\u0103zut\u0103 prin tehnologia de placare cu laser. Acoperirile au fost expuse la atmosfer\u0103 timp de 1 an la sta\u021bia Zhongshan din Antarctica. Au fost analizate efectul protector, microstructura, duritatea, frecarea \u0219i uzura, precum \u0219i comportamentul electrochimic la coroziune al celor dou\u0103 acoperiri. Rezultatele sunt urm\u0103toarele:<\/p>\n\n\n\n

(1) Pe suprafa\u021ba acoperirii 316L au ap\u0103rut u\u0219oare pi\u0219c\u0103turi, iar pe suprafa\u021ba acoperirii 2205 a ap\u0103rut o u\u0219oar\u0103 coroziune selectiv\u0103. Ambele acoperiri din o\u021bel inoxidabil pot men\u021bine o structur\u0103 de faz\u0103 stabil\u0103, care joac\u0103 un rol protector bun pe substratul din o\u021bel FH690 \u0219i reduce rata de coroziune atmosferic\u0103 a substratului.<\/p>\n\n\n\n

(2) Microduritatea celor dou\u0103 acoperiri nu s-a schimbat aproape deloc; coeficientul de frecare a fost stabil la aproximativ 0,7, iar ratele de uzur\u0103 ale acoperirilor 316L \u0219i 2205 au fost men\u021binute la aproximativ 8,35 \u0219i, respectiv, 7,85\u00d710-6 mm3-N-1-m-1; acoperirea 316L a fost supus\u0103 \u00een principal uzurii adezive, \u00een timp ce acoperirea 2205 a fost supus\u0103 \u00een principal uzurii abrazive. Cele dou\u0103 acoperiri au fost capabile s\u0103 men\u021bin\u0103 o rezisten\u021b\u0103 mecanic\u0103 \u0219i la uzur\u0103 stabil\u0103 \u00eenainte \u0219i dup\u0103 expunerea \u00een Antarctica.<\/p>\n\n\n\n

(3) O cantitate mic\u0103 de defecte de coroziune a fost generat\u0103 pe suprafa\u021ba celor dou\u0103 acoperiri, ceea ce a dus la o cre\u0219tere a densit\u0103\u021bii curentului pasiv, la un poten\u021bial de rupere timpurie a acoperirii 316L \u0219i la o sc\u0103dere a impedan\u021bei filmului de pasivare a celor dou\u0103 acoperiri, dar acestea au fost \u00eenc\u0103 capabile s\u0103 men\u021bin\u0103 un efect bun de pasivare \u0219i o rat\u0103 sc\u0103zut\u0103 de coroziune.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

With the development of polar resource exploration and polar shipping, significant attention has been directed toward materials for polar equipment and protective technologies against damage in extreme environments. To address the corrosion protection needs of marine engineering steel and the evaluation of stainless steel performance under low-temperature conditions, laser cladding technology was employed to fabricate […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":1185,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[5,3],"tags":[102],"table_tags":[],"class_list":["post-1189","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-professional-knowledge","category-blog","tag-sheldon-li"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/ro\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1189","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/ro\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/ro\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/ro\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/ro\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1189"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/ro\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1189\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":5196,"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/ro\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1189\/revisions\/5196"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/ro\/wp-json\/wp\/v2\/media\/1185"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/ro\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1189"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/ro\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1189"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/ro\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1189"},{"taxonomy":"table_tags","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/ro\/wp-json\/wp\/v2\/table_tags?post=1189"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}