Лазерный мир

Минаев И.В., Чуканов А.Н., Кутепов С.Н., Клементьев Д.С., Цой Е.В. // 2 сборник научных статей 3-й Международной конференции 10 октября 2025 года ФМ-1

В данной статье описано влияние комплексной лазерной микрообработки (КЛМО) на коррозионную стойкость порошковых покрытий никеля, цинка, алюминия и их смесей, нанесённых методом холодного газодинамического на-пыления (ХГДН) на поверхность образцов конструкционной стали марки 20.

КЛМО включала предварительное лазерное микроструктурирование (ЛМС) и завершающее лазерное модифицирование (ЛМ).

Установили, что максимальную коррозионную стойкость поверхностей из-делий из стали 20 обеспечивает КЛМО в составе предварительного ЛМС ме-ханически обработанной поверхности, нанесении на него ХГДН покрытий по-рошками Ni или его смеси с Al и Zn толщиной не менее 50…60мкм с завершаю-щим процесс лазерным модифицированием покрытия.

Ключевые слова стали 20, холодное газодинамическое напыление, лазерная микрообработка, покрытие, коррозионная стойкость

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта правительства Туль-ской области в сфере науки и техники ДС/161 (2024 г.).

В последние годы процессы ХГДН покрытий совмещают с лазерными техно-логиями поверхностной обработки [1]. Комбинация ХГДН с лазерной микрооб-работкой позволяет управлять микроструктурой покрытия, параметрами его шероховатости и адгезии, открывая новые возможности создания покрытий с заданными триботехническими, антикоррозионными и гидрофобными свойст-вами [2,3]. Отсутствие систематизированных экспериментальных сведений о влиянии лазерной микрообработки покрытий ХГДН (управляемого профилиро-вания и модифицирования) на их коррозионную стойкость в контакте с различ-ными агрессивными средами тормозит внедрение указанной технологии.

Цель работы — изучение влияния комплексной лазерной микрообработки (микроструктурирования, модифицирования) на коррозионную стойкость порошковых покрытий, формируемых ХГДН на конструкционной стали марки 20, в контакте с различными агрессивными средами.

Выводы. По результатам комплексной КЛМО (ЛМС+ХГДН+ЛМ) заключи-ли.

1. Контрольная механически обработанная поверхность образца стали 20 по-сле обработки использованным реактивом на всей площади покрывается корро-зией.
2. Никелевое покрытие ХГДН на поверхность образца стали 20 толщиной слоя менее 20мкм, не обеспечивает полной коррозионной стойкости, вступая в реакцию с реактивами. Следы ржавчины наблюдали на ~30% площади поверх-ности образца.
3. Никелевое покрытие ХГДН на поверхность образца стали 20 толщиной слоя более 50мкм, полностью сохраняет коррозионную стойкость, не реагируя на все использованные химические реактивы.
4. Цинковое покрытие ХГДН на поверхность образца стали 20 толщиной слоя 50…60мкм, образует на поверхности под воздействием реактивов соеди-нение гидроксида цинка на 20% площади. Ржавчина отсутствует.
5. Покрытие ХГДН механической смесью порошков Al + Zn на поверхность образца стали 20, под воздействием коррозионной среды образует на площади не более 10% гидроксид алюминия и гидроксид цинка. Ржавчина отсутствует.
6. Покрытие ХГДН механической смесью порошков Ni + Zn на поверхности образца стали 20, толщиной 50…60мкм, под воздействием коррозионной среды образует на площади не более 10% гидроксид цинка. Никель в реакцию не вступает.
7. Максимальная коррозионная стойкость поверхностей изделий из стали 20 достигается при предварительном ЛМС механически обработанной поверхно-сти, нанесении на него ХГДН покрытий порошками Ni и его смеси с Al и Zn толщиной 50…60мкм с завершающим процесс лазерным модифицированием покрытия.