كيف يمكن لعلاجات ما بعد الترسيب مثل إعادة التثبيت أو الختم تحسين التآكل وارتداء مقاومة الطلاءات الحرارية للسيراميك؟

علاجات ما بعد التراجع مثل انتقام الليزر و ختم من الأهمية بمكان في تحسين أداء الطلاء الحراري للسيراميك ، خاصة لتحسينها مقاومة التآكل و ارتداء المقاومة . هذه الطلاءات ، غالبًا ما يتم تطبيقها بواسطة تقنيات مثل رش البلازما أو الرش عالي السرعة للوقود (HVOF) ، تمتلك بطبيعتها درجة من المسامية ، والميكروكرات ، والحدود الداخلية ، والتي يمكن أن تكون بمثابة مواقع للبدء للتآكل والتدهور الميكانيكي. تتناول علاجات ما بعد التراجع هذه الثغرات الأمنية وتعزز بشكل كبير المتانة الكلية للطلاء.

1

انتقام الليزر يتضمن مسح شعاع ليزر مركّز وعالي الطاقة عبر سطح الطلاء الخزفي للحث على الانصهار الموضعي يليه التصلب السريع. هذه العملية تغير البنية المجهرية لسطح الطلاء وتوفر العديد من الآثار المفيدة:

أ. تكثيف البنية المجهرية:
عادةً ما تظهر الطلاء الخزفي المليء بالمرسى هياكل الصفائح مع مسامات بين الفصائل والميكروكرات التي تنشأ من عملية الترسب السريعة. يزدهر الليزر هذه الصمغات ويغلق المسام عن طريق إنشاء مصفوفة أكثر مستمرة ومتماسكة. الهيكل الناتج هو أكثر كثافة ، مما يقلل من المسارات للأنواع المسببة للتآكل والجزيئات الكاشطة.

ب. تحسين التماسك والالتصاق:
يعزز Remilting كل من التماسك بين اللاميلار داخل الطلاء والالتصاق في واجهة الطلاء. هذا مهم بشكل خاص في منع التخلص من الضغوط الحرارية أو الميكانيكية في بيئات الخدمة الصعبة مثل الفضاء أو توليد الطاقة.

ج. التجانس وصقل الحبوب:
تعزز الدورة الحرارية لإعادة التثبيت بالليزر تجانس الطور ويمكن صقل بنية الحبوب ، وخاصة في أنظمة السيراميك مع تركيبات الطور المعقدة. يؤدي هذا إلى خصائص ميكانيكية وكيميائية أكثر اتساقًا عبر السطح المعالج.

د. تجانس وتصلب السطح:
يمكن أن تنتج Remilting الليزر سطحًا أكثر سلاسة وأكثر صعوبة عن طريق تقليل الرشاشة وتعزيز التحولات المجهرية المواتية. هذا مفيد في التطبيقات التي يلزم وجود خشونة السطح المنخفضة والصلابة العالية ، مثل واجهات الختم أو المكونات الدوارة عالية السرعة.

ه. الحد من الضغوط المتبقية:
من خلال التحكم في التدرجات الحرارية أثناء التخفيف ، من الممكن تخفيف أو إعادة توزيع الضغوط المتبقية داخل الطلاء. هذا يساهم في زيادة الاستقرار الميكانيكي ويقلل من احتمال انتشار الكراك تحت التحميل الدوري.

2. علاجات الختم

ختم هي طريقة تستخدم لتشريب الهيكل المسامي لطلاء السيراميك مع مادة ثانوية ، مثل البوليمرات ، أو الأكاسيد غير العضوية ، أو مركبات السيليكون العضوي المختلط. والهدف من ذلك هو منع المسامية المفتوحة والميكروكرات التي تبقى بعد الرش أو إعادة التقيد.

أ. تقليل المسامية وتشكيل الحاجز:
تخترق المواد المانعة للتسرب من المسامية المفتوحة والميكروتوكرات ، وعند المعالجة ، تشكل طبقة حاجز مستمر. يمنع هذا الحاجز دخول الرطوبة ، والأكسجين ، والأملاح ، وغيرها من العوامل المسببة للتآكل التي من شأنها أن تصل إلى الركيزة وبدء التآكل.

ب. تعزيز مقاومة التآكل:
في البيئات العدوانية - مثل أنظمة المعالجة البحرية أو الكيميائية أو الاحتراق - فإن الطلاءات المختومة أكثر مقاومة للهجوم الكيميائي. يعمل مانعة مانعة للتسرب كطبقة مقلوبة ، مما يمنع تغلغل المنحل بالكهرباء وأكسدة الركيزة.

ج. محسّن مقاومة التآكل:
يقلل الختم من خطر الإقامة الجزيئات الكاشطة داخل الهيكل المسامي ، والذي يمكن أن يؤدي إلى خلاف ذلك إلى الاكتتاب الدقيق وإزالة المواد تحت التحميل الميكانيكي. يحتوي الطلاء المختوم أيضًا على سلامة هيكلية أكبر ، مما يؤدي إلى تحسين الأداء في ظل انزلاق أو تأثير أو تآكل.

د. التوافق والتخصيص:
يمكن اختيار مواد مانعة للتسرب المختلفة بناءً على ظروف الخدمة. بالنسبة للتطبيقات ذات درجة الحرارة العالية ، يفضل مانعات التسرب غير العضوية مثل SOL-GEL SILICA أو الألومينا بسبب استقرارها الحراري. بالنسبة لدرجات حرارة المحيطة أو المرتفعة بشكل معتدل ، توفر مواد مانعة للتسرب القائمة على البوليمر حماية كافية مع سهولة التطبيق وتكلفة أقل.

علاجات مجتمعة أو متسلسلة

في كثير من الحالات ، يتم استخدام الليزر والختم بشكل جنب. تتضمن الممارسة الشائعة أن يتم إعادة تكثيف الهيكل بالليزر أولاً لتكثيف البنية وتقليل حجم المسامية المترابطة ، تليها الختم لملء أي عروض صغيرة متبقية تمامًا. يزيد هذا النهج الهجين من خصائص الحاجز للطلاء مع الحفاظ على أو حتى تعزيز متانة الميكانيكية.

التحديات والاعتبارات

على الرغم من أن علاجات ما بعد التراجع توفر فوائد كبيرة ، إلا أنها تأتي أيضًا مع تحديات فنية تتطلب دراسة متأنية:

• الحساسية الحرارية: يجب أن يتم التحكم في إعادة التثبيت بالليزر بدقة لتجنب ارتفاع درجة الحرارة ، والتي يمكن أن تحفز الضغوط الحرارية أو تغييرات الطور غير المرغوب فيها في التراكيب الخزفية الحساسة لدرجة الحرارة.

• عمق اختراق مانع التسرب: للطلاء السميك أو المسامي للغاية ، قد يكون تحقيق اختراق مانعة للتسرب الكامل والموحد صعبًا. قد تكون هناك حاجة إلى دورات ختم متعددة أو طرق بمساعدة الفراغ.

• التصاق مانعات التسرب: يحدد التوافق بين مصفوفة السيراميك وسائل التسرب الاستقرار طويل الأجل للعلاج. يمكن أن يؤدي التصاق غير لائق أو عدم تطابق حراري إلى إزالة أو تكسير طبقة مانعة للتسرب أثناء الخدمة.

• المتطلبات الخاصة بالتطبيق: يجب تصميم اختيار وتسلسل العلاجات مع بيئة التشغيل ، بما في ذلك درجة الحرارة والضغط والتعرض الكيميائي والتحميل الميكانيكي. على سبيل المثال ، تتطلب شفرات التوربينات الاستقرار الحراري ، في حين أن المفاعلات الكيميائية تعطي الأولوية للقصص الكيميائي.

خاتمة

لا غنى عن علاجات ما بعد الترسيب مثل إعادة التثبيت بالليزر وختمها في تعزيز التآكل وارتداء مقاومة الطلاء الحراري الخزفي . يعالجون القيود الأساسية لعملية الرش - أي مسامية ، وواجهات صغيرة ، وواجهات ضعيفة - وتمديد عمر خدمة المكونات العاملة في بيئات قاسية. مع الاختيار والتحسين المناسب ، تعمل هذه العلاجات على تحسين موثوقية ووظائف الأنظمة المطلية بشكل كبير عبر مجموعة واسعة من التطبيقات الصناعية .