Phát triển vật liệu phủ mới cho hợp kim thép
Các nhà nghiên cứu Thổ Nhĩ Kỳ đã đưa ra những phát kiến trong các nghiên cứu so sánh ảnh hưởng của lớp phủ borua lên thép không rỉ 304 và AISI 316L. Thành phần hoá học danh định của các kim loại sửdụng trong nghiên cứu như sau: đối với AISI 316L là 0,03%C, 16-18% Cr, 2-3% Mo, 10-14% Ni, 2,0% Mn; và đối với AISI 304 là 0,08% C, 18-20% Cr, 8-12% Ni, 2,0% Mn. Quá trình tạo borua, hoá rắn bề mặtbằng nhiệt hoá học được thực hiện trong môi trường rắn chứa bột Ekabor ở 950 oC, trong 2-8 hoặc 2-10 giờ. Kết quả cho thấy, độ rắn của vật liệu 316L cao hơn là thép không rỉ 304 trong khi độ dày củalớp phủ nhỏ hơn. Thực tế, tuỳ thuộc vào thời gian xử lý, độ dày của lớp phủ được tạo thành trên vật liệu 316L là từ 12 đến 40 micron, trong khi độ dày của lớp này ở vật liệu thép không rỉ 304 là từ12 đến 50 micron.Các nhà khoa học cho biết, độ rắn của borua là khoảng 1700 DPN (DPN: chỉ số độ cứng Vicker) ở vật liệu 316L và 1360 DPN ở vật liệu 304. Các nghiên cứu bằng kính hiển vi quang học cho thấy borua đượctạo thành trên hai chất nền thép có hình thái đồng đều. Sự phân bố các nguyên tố hợp kim từ chất nền vào bên trong được xác định bằng phương pháp quang phổ tia X phân tán năng lượng. Sử dụng phântích tán xạ tia X xác định borua tạo thành trên chất nền.
Siêu hợp kim trên cơ sở Niken
Các nhà khoa học ở Viện công nghệ Stevens, New Jersey, và Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge thông báo về một quy trình mới tạo lớp vật liệu alumina tinh thể nano dày khoảng 100 nm trực tiếp lên bềmặt siêu hợp kim trên cơ sở niken đơn tinh thể bằng phương pháp lắng hơi hoá học. Phương pháp này được phát triển để tạo lớp phủ cách nhiệt.
Đặc trưng chính của quy trình là xử lý trước bề mặt hợp kim với hỗn hợp cacbon đioxyt và hydro ở 1050 oC trong 1 phút trước công đoạn lắng hơi hoá học. Lớp vật liệu alumina nano có tác dụng làm giảmtốc độ oxy hoá hợp kim xuống 3 lần ở 1050 oC do loại trừ được sự oxy hoá chuyển tiếp và sự tạo thành biên giới hạt ít hơn trong lớp oxyt phát triển do nhiệt ở bề mặt hợp kim.
Lớp phủ SiC
Nhiều nghiên cứu về các lớp phủ khác nữa được thông báo tại hội nghị này. Trong đó có nghiên cứu về sử dụng silic cacbua để bảo vệ các thành phần grafit. L.S. Macdonald thuộc hãng Starline Systems,đã mô tả phương pháp sản xuất lớp phủ SiC từ tiền chất oligome mới gọi là hydridopolycacbosilan. Quy trình lắng hơi hoá học oligome có nhiều ưu điểm so với phương pháp lắng hơi hoá học phân tử truyềnthống sử dụng metyltriclosilan. Nhiệt độ lắng hơi thấp hơn, từ 600 đến 850 oC. Ngoài ra, sản phẩm được lắng đọng như một lớp phủ vô định hình và có thể biến đổi thành dạng đa tinh thể bằng cách xử lýnhiệt ở nhiệt độ bằng hoặc hơn 1200 oC. Oligome không chứa nguyên tử halogen, do đó lớp phủ tạo được là SiC tinh khiết, không có tạp chất Cl hoặc HCl. Hơn nữa, việc không có HCl sẽ làm gia tăng đángkể tuổi thọ của thiết bị. Oligome không cần một loại khí bổ sung nào như hydro trong quá trình xử lý; sản phẩm phụ duy nhất của quy trình lắng hơi SiC là hydro, có thể làm sạch được bằng hệ thốngchân không.
Các lớp phủ SiC tạo ra theo phương pháp này được áp dụng cho nhiều loại mẫu vật liệu grafit như các tấm vật liệu dẹt, các lỗ và rãnh nhỏ trên tấm vật liệu và các bề mặt trong của các lỗ rỗng.Macdonald thông báo rằng nghiên cứu các màng tạo được bằng kính hiển vi và máy dò micro electron cho thấy lớp phủ đồng dạng, có độ xốp thấp, tỷ lệ silic/cacbon theo tỷ lượng và có độ dày từ 0,03 đến50 micron.
Thử nghiệm độ bền của một số mẫu cho thấy, lớp phủ có tác dụng bảo vệ tốt ở môi trường khắc nghiệt. Trong những thử nghiệm này, các mẫu được cho tiếp xúc với các axit như HNO3 hoặc H2SO4, bazơ nhưNaOH hoặc các loại khí ăn mòn nóng trong những thời gian khác nhau. So với các mẫu vật liệu không được phủ, vật liệu phủ SiC được bảo vệ tốt với độ dày lớp phủ tối thiểu và tổn thất về trọng lượngtối thiểu.
Nguồn: Novel coatings development for alloys reported at American ceramic society meeting, Technology Forecasts, 4/2002
