Caratterizzazione della microstruttura e delle proprietà meccaniche – gennaio 2022
I rivestimenti compositi Zn-Ni-Al2O3 (con diversi contenuti di Ni) sono stati fabbricati mediante la tecnologia a spruzzo freddo a bassa pressione (LPCS).
Gli studi sperimentali analizzano gli effetti del contenuto di Ni sulle proprietà microstrutturali e meccaniche dei rivestimenti.
Ad esempio, i risultati della spettroscopia a dispersione di energia mostrano che l’Al2O3 il contenuto dei rivestimenti compositi è gradualmente diminuito con l’aumentare del contenuto di Ni.
La morfologia della sezione trasversale ha rivelato rivestimenti spessi e densi con una struttura impilabile ondulata, con un meccanismo di deposizione che è stato dimostrato essere ad incastro meccanico.
La forza di legame, la microdurezza e il coefficiente di attrito dei rivestimenti non cambiavano quando il contenuto di Ni variava.
La presenza di Al2O3 e Ni aumenta la resistenza all’usura dei rivestimenti compositi, rendendola superiore a quella dei rivestimenti Zn puri, e quindi migliora il meccanismo di usura abrasivo e l’adesione al substrato.
I suddetti rivestimenti in lega Zn-Ni sono ampiamente utilizzati in una vasta gamma di applicazioni industriali grazie alla loro superiore resistenza alla corrosione.
Questi rivestimenti sono impiegati, ad esempio, come elementi sacrificali per l’acciaio perché si dissolvono preferenzialmente in mezzi corrosivi e si traducono in uno strato superficiale di prodotti a bassa solubilità che rallenta la reazione di corrosione e protegge il substrato sottostante.
I rivestimenti vengono realizzati mediante la tecnologia di spruzzatura termica che è relativamente più economica e può migliorare/ottimizzare lo spessore e le caratteristiche dei rivestimenti, necessarie per la protezione a lungo termine.
Tuttavia, i materiali spruzzati termicamente possono subire alcuni cambiamenti microstrutturali, ossidazione e/o crescita dei grani, portando a rivestimenti altamente porosi, alto contenuto di ossigeno, stress termico e altri difetti. Pertanto, è indispensabile ottimizzare il processo utilizzando ad esempio tecnologia a ‘’spruzzo freddo’’ (cold spray – CS – technology).
Fissato un set up sperimentale con differenti composizioni e granulometria delle polveri, nonché diversi parametri di processo, è necessario caratterizzare la morfologia completa (superficie, microporosità, proprietà termiche – meccaniche – tricologiche, etc.) dei campioni, cosi da definite il set ottimizzato per la realizzazione di un rivestimento/coating che risponda in pieno ai requisiti imposti.
Oltre ad una serie di altri strumenti (es: SEM, EDX), il HIROX KH-8700 consente una ricostruzione 3D della superficie (vedi immagine sotto) del rivestimento con un grado di accuratezza tale da poter capire la variazione morfologica (e quindi delle proprietà) sia al variare della miscela degli elementi chimici costituenti il coating stesso che al variare del set del parametri di deposizione realizzati sia con metodi spray tradizionali che con la cold spray – CS – technology.
Pubblicazione di riferimento:
Yang Bai, Zhenhua Wang , Xiangbo Li, Guosheng Huang, Caixia Li and Yan Li
Microstructure and Mechanical Properties of Zn-Ni-Al2O3 Composite Coatings
Materials 2018, 11, 853; doi:10.3390/ma11050853
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