เซรามิกที่ทนต่อการสึกหรอและการกัดกร่อนอื่นๆ
รายละเอียด
แกนหลักของอุตสาหกรรมที่ทนต่อการสึกหรอและทนต่อการกัดกร่อนคือการใช้วัสดุและเทคโนโลยีใหม่ๆ ในอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องส่วนใหญ่ประกอบด้วยการพ่นด้วยความร้อน, พื้นผิวและแผ่นป้องกันการสึกหรอ, การหุ้มด้วยเลเซอร์, เทคโนโลยีเซรามิกที่ทนต่อการสึกหรอ, เทคโนโลยีการเคลือบป้องกันการกัดกร่อนและทนต่อการสึกหรอ, เทคโนโลยีป้องกันการกัดกร่อน, เทคโนโลยีวัสดุที่ทนต่อการสึกหรอ ฯลฯ
อุตสาหกรรมที่ทนต่อการสึกหรอและการกัดกร่อนเป็นสาขาหนึ่งของอุตสาหกรรมการรักษาพื้นผิวเป็นอุตสาหกรรมที่เกิดขึ้นใหม่สำหรับการดูแลเชิงป้องกันและบริการด้านเทคโนโลยีการผลิตซ้ำ เพื่อแก้ปัญหาการสึกหรอและการกัดกร่อนของอุปกรณ์และชิ้นงานในอุตสาหกรรมพลังงาน เหล็ก เหมืองแร่เคมี ซีเมนต์ และอุตสาหกรรมอื่นๆอุตสาหกรรมที่ทนต่อการสึกหรอและการกัดกร่อนมีพลังที่แข็งแกร่งด้วยการป้องกันการสึกหรอและการกัดกร่อนของอุปกรณ์อุตสาหกรรม อายุการใช้งานของอุปกรณ์จึงสามารถปรับปรุงได้อย่างมาก และการใช้เหล็กและวัสดุอื่นๆ ที่เกิดจากการบำรุงรักษาหรือการเปลี่ยนอุปกรณ์สามารถลดลงได้เพื่อประหยัดทรัพยากรอุตสาหกรรมที่ทนต่อการสึกหรอและการกัดกร่อนเป็นมาตรการสำคัญในการประหยัดทรัพยากร ปกป้องสิ่งแวดล้อม และส่งเสริมเศรษฐกิจหมุนเวียนพวกเขายังเป็นผู้ช่วยที่ทรงพลังสำหรับองค์กรเพื่อให้บรรลุผลในการประหยัดพลังงาน ลดการปล่อยมลพิษและลดต้นทุน และปรับปรุงประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจอุตสาหกรรมที่ทนต่อการสึกหรอและการกัดกร่อนมีลักษณะของการตัดขวาง ขอบ และสหสาขาวิชาชีพ
ปัญหาการสึกหรอจากการกัดกร่อนมีอยู่อย่างกว้างขวางในอุปกรณ์เชิงกลของปิโตรเลียม อุตสาหกรรมเคมี เหมืองถ่านหิน พลังงานไฟฟ้า โลหะวิทยา และสาขาอุตสาหกรรมอื่นๆ ซึ่งเป็นสาเหตุหลักประการหนึ่งที่ทำให้วัสดุสูญเสียและเครื่องจักรขัดข้องมีรายงานว่าสหรัฐอเมริกามีเหล็กประมาณ 230,000 ตันทุกปีเฉพาะอุปกรณ์แปรรูปแร่ในโลกมีเหล็ก 450,000 ตันที่เสียหายจากการกัดกร่อนและการสึกหรอเป็นการสูญเสียทางเศรษฐกิจครั้งใหญ่อย่างไม่ต้องสงสัยเมื่อคำนึงถึงการกัดกร่อนและสึกหรอของภาคอุตสาหกรรมอื่นๆ ด้วยกัน
1. คำจำกัดความและการจำแนกประเภทของการกัดกร่อนสึกหรอ
การสึกหรอจากการกัดกร่อนหมายถึงปรากฏการณ์การสูญเสียวัสดุที่เกิดจากปฏิกิริยาเคมีหรือไฟฟ้าเคมีระหว่างวัสดุพื้นผิวกับตัวกลางที่อยู่รอบๆ พร้อมกับการกระทำทางกล ในระหว่างกระบวนการเลื่อนสัมพัทธ์ของพื้นผิวคู่ของคู่แรงเสียดทานในสภาพการทำงานจริง การสึกหรอจากการกัดกร่อนมักถูกจำกัดด้วยปัจจัยด้านวัสดุ ปัจจัยไฟฟ้าเคมี ปัจจัยทางกล และปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม
•ปัจจัยด้านวัสดุ: องค์ประกอบของวัสดุ โครงสร้างจุลภาค สมบัติเชิงกล สมบัติทางกายภาพและเคมี ฯลฯ
•ปัจจัยทางเคมีไฟฟ้า: ชนิด ความเข้มข้น ค่า pH ฯลฯ ของตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อน
•ปัจจัยทางกล: โหลด ความเร็ว ฯลฯ;
•ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม: อุณหภูมิ ความดัน ฯลฯ;
ประสิทธิภาพการสึกหรอจากการกัดกร่อนนั้นค่อนข้างแตกต่างจากการกัดกร่อนแบบบริสุทธิ์และการสึกหรอแบบบริสุทธิ์
ตามสื่อการกัดกร่อนที่แตกต่างกัน การสึกหรอจากการกัดกร่อนสามารถแบ่งออกเป็นการสึกหรอจากการกัดกร่อนทางเคมีและการสึกหรอจากการกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้า
การสึกหรอของสารเคมี
ในตัวกลางที่เป็นก๊าซ การสึกหรอจากการกัดกร่อนส่วนใหญ่เป็นการสึกหรอจากปฏิกิริยาออกซิเดชันส่วนใหญ่หมายถึงกระบวนการที่พื้นผิวโลหะทำปฏิกิริยากับตัวกลางที่เป็นก๊าซ ก่อตัวเป็นฟิล์มออกไซด์บนพื้นผิว จากนั้นจึงถูกกำจัดออกภายใต้การกระทำของสารกัดกร่อนหรือนูนขนาดเล็กตามคุณสมบัติเชิงกลที่แตกต่างกันของฟิล์ม มีรูปแบบการสึกหรอจากปฏิกิริยาออกซิเดชันหลัก 2 ประเภท ได้แก่ รูปแบบการสึกหรอจากปฏิกิริยาออกซิเดชันแบบเปราะและรูปแบบการสึกหรอจากปฏิกิริยาออกซิเดชันแบบเหนียว
การสึกหรอของการกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้า
เนื่องจากปัจจัยหลายอย่างที่เกี่ยวข้อง การสึกหรอจากการกัดกร่อนของเคมีไฟฟ้าจึงเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนกว่าการสึกหรอจากปฏิกิริยาออกซิเดชั่นตามลักษณะเฉพาะของการกำจัดวัสดุในกระบวนการสึกกร่อนด้วยไฟฟ้าเคมี ได้มีการนำเสนอแบบจำลองการกำจัดทางกลและแบบจำลองการกำจัดการกัดกร่อน
2.กลไกการสึกกร่อน
การวิจัยเกี่ยวกับกลไกของการสึกหรอจากการกัดกร่อนของโลหะเป็นประเด็นถกเถียงมาโดยตลอดแบบจำลองการกำจัดเชิงกลของฟิล์มพื้นผิวและทฤษฎีการสึกหรอที่เกิดจากไฮโดรเจนถูกเสนอในช่วงแรกๆพวกเขาไม่สามารถอธิบายปัญหาต่าง ๆ ในรูปแบบการสูญเสียของวัสดุสึกหรอที่มีฤทธิ์กัดกร่อนได้ต่อมาได้มีการวิจัยกลไกการสึกกร่อนโดยเน้นที่ประสิทธิภาพ การซ่อมแซม และอัตราการงอกใหม่ของฟิล์มผิวโลหะอย่างไรก็ตาม ในความเป็นจริง ผลการวิจัยทางเคมีไฟฟ้าเกี่ยวกับความเสียหายและการซ่อมแซมฟิล์มพื้นผิวไม่สามารถอธิบายปัญหาต่างๆ ของการสึกกร่อนได้อย่างน่าพอใจการทดลองและการปฏิบัติงานด้านวิศวกรรมจำนวนมากค่อยๆ ทำให้ผู้คนตระหนักว่าแกนหลักของการวิจัยการสึกหรอจากการกัดกร่อนควรอยู่ที่ปฏิสัมพันธ์ระหว่างการกัดกร่อนและการสึกหรอ (ผลเสริมฤทธิ์กัน) มากกว่าพฤติกรรมของฟิล์มพื้นผิว
3.วิธีการป้องกันและควบคุมการสึกหรอจากการกัดกร่อนของโลหะ
สิ่งที่สำคัญกว่าคือวิธีการควบคุมการสึกหรอจากการกัดกร่อนและลดการสูญเสียวัสดุระหว่างการบริการเพื่อยืดอายุการใช้งานของชิ้นงาน
ตามลักษณะความล้มเหลวของการสึกหรอแบบกัดกร่อน วิธีที่มีประสิทธิภาพในการควบคุมการสึกหรอแบบกัดกร่อนสามารถแบ่งออกเป็นประเภทต่อไปนี้:
1) การเลือกวัสดุที่มีความทนทานต่อการสึกหรอที่ดี: เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในการควบคุมการสึกหรอจากการกัดกร่อน
2) การออกแบบที่เหมาะสม: ลดอัตราการไหล เพิ่มความหนาของวัสดุ ฯลฯ เพื่อลดระดับการกัดกร่อนและการสึกหรอของวัสดุ
3) การเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อม: เพิ่มบัฟเฟอร์ ลดอุณหภูมิ ขจัดตะกอน ฯลฯ
การเติมสารยับยั้งการกัดกร่อนลงในสารกัดกร่อนสามารถสร้างฟิล์มหนาแน่นบนพื้นผิวโลหะเพื่อแยกตัวโลหะออกจากสารกัดกร่อน เพื่อปกป้องโลหะและป้องกันการกัดกร่อนนอกจากนี้ยังสามารถสร้างฟิล์มหล่อลื่นหนาบนพื้นผิวโลหะและพื้นผิวคู่แรงเสียดทาน ซึ่งไม่เพียงแต่มีบทบาทในการหล่อลื่นเท่านั้น แต่ยังชะลอการสึกหรอของโลหะด้วยความสามารถในการรับน้ำหนักที่ดีและความเร็วในการซ่อมแซมที่รวดเร็ว
4) การรักษาพื้นผิว
เป็นที่ทราบกันดีว่าการดัดแปลงพื้นผิวของวัสดุสามารถปรับปรุงความต้านทานการสึกหรอและความต้านทานการกัดกร่อนของวัสดุได้อย่างมากดังนั้นจึงจำเป็นต้องปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนและความต้านทานการสึกหรอของวัสดุมีวิธีการบางอย่างในการปรับปรุงการกัดกร่อนและความต้านทานการสึกหรอของโลหะ เช่น การชุบโลหะผสม Ni-P แบบไม่ใช้ไฟฟ้าบนพื้นผิวโลหะ คาร์บอนไนไตรดิ้ง ไอระเหยของ TiN Superhard Film เป็นต้น
5) การป้องกันไฟฟ้าเคมี
กุญแจสำคัญของการป้องกันขั้วบวกไม่เพียงแต่จะทำให้พื้นผิวโลหะเป็นแบบพาสซีฟเท่านั้น แต่ยังต้องรักษาสถานะแบบพาสซีฟด้วยมิฉะนั้น ไม่เพียงแต่สามารถปกป้องโลหะเท่านั้น แต่ยังเร่งการกัดกร่อนของโลหะอีกด้วยในระบบการสึกหรอที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ผลกระทบของเศษผงหรือการไหลของของไหล หรือผลกระทบจากแรงเสียดทานของคู่แรงเสียดทานโดยทั่วไปฟิล์มพาสซีฟบนผิวโลหะจะแตกและหลุดออก และไม่สามารถคงสภาพพาสซีฟไว้ได้ดังนั้นจึงไม่ควรใช้วิธีป้องกันขั้วบวกในระบบการสึกหรอที่มีฤทธิ์กัดกร่อน
การสูญเสียวัสดุที่สึกหรอจากการกัดกร่อนรวมถึงส่วนประกอบที่สึกกร่อนและสึกหรอนอกจากนี้ หากองค์ประกอบการกัดกร่อนถูกควบคุมโดยการป้องกันแบบแคโทดิก การเร่งความเร็วของการกัดกร่อนจากการสึกหรอจะลดลงดังนั้นการสูญเสียวัสดุจะลดลงอย่างมาก
ในฐานะที่เป็นรูปแบบทั่วไปของการสึกหรอในการผลิตทางอุตสาหกรรมสมัยใหม่ แผนกอุตสาหกรรมต่างๆ ต่างให้ความสนใจการสึกหรอจากการกัดกร่อนมากขึ้นเรื่อย ๆการวิจัยเกี่ยวกับรูปแบบการสึกหรอพิเศษนี้กำลังพัฒนาทั้งในเชิงกว้างและเชิงลึกในอนาคต งานวิจัยของบริษัทจะครอบคลุมประเด็นต่อไปนี้เป็นหลัก:
(1) เสริมสร้างการศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับกลไกการสึกหรอของการกัดกร่อน
(2) พัฒนาอุปกรณ์ทดสอบการสึกหรอของการกัดกร่อนที่เป็นผู้ใหญ่มากขึ้นด้วยการใช้งานที่กว้างขวางขึ้นและประสิทธิภาพที่เสถียรยิ่งขึ้นโดยเร็วที่สุด
(3) ตามสภาพแวดล้อมการกัดกร่อนที่เฉพาะเจาะจง เลือกวัสดุที่เหมาะสมและกระบวนการบำบัดความร้อนศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างการเลือกใช้วัสดุกับการสึกหรอจากการกัดกร่อนและความสัมพันธ์ระหว่างการเลือกกระบวนการอบชุบด้วยความร้อนของวัสดุกับการสึกหรอจากการกัดกร่อน
(4) ศึกษาอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับกลไกของการปรับปรุงความต้านทานการสึกหรอของการกัดกร่อนโดยใช้ชั้นดัดแปลงพื้นผิว
