가공 후 해양 티타늄 합금 및 크롬 코팅의 내마모성에 관한 연구

해양 선박의 제조 및 유지 관리에서 해양 부품은 극한의 작동 환경, 특히 고온 제거 문제에 노출되어 서비스 수명이 크게 제한됩니다. 본 논문은 특정 공정을 통해 표면에 크롬층을 처리하여 티타늄 합금 재료의 내마모성을 향상시키는 것을 목표로 하는 혁신적인 가공 방법에 중점을 둡니다. 선박의 실제 작동 환경을 시뮬레이션하는 레이저 제거 실험을 통해 이러한 처리 처리가 티타늄 합금 및 크롬 코팅의 특성에 미치는 영향에 대한 통찰력을 제공합니다.
해양 엔지니어링 기술이 지속적으로 발전함에 따라 선박 부품에 대한 성능 요구 사항이 점점 더 엄격해지고 있습니다. 우수한 기계적 성질과 내식성을 지닌 티타늄 합금은 조선 산업에서 중요한 위치를 차지하고 있습니다. 그러나 해양 환경에서의 고온 절제는 여전히 그 적용을 제한하는 주요 과제입니다. 이러한 과제를 해결하기 위해 우리는 티타늄 합금의 절삭 내식성을 향상시키기 위해 크롬 도금으로 티타늄 합금을 표면 처리하는 고급 가공 기술을 채택했습니다.

가공방법 및 재료준비
티타늄 합금 기판 가공: 티타늄 합금 원료를 정밀 와이어 커팅 기술을 사용하여 표준 크기(2 cm × 1 cm × 0.5 cm)의 시편으로 절단했습니다. 그 후, 1500방 사포를 사용하여 연마한 다음 연마 페이스트를 사용하여 거울 효과로 연마하고 마지막으로 초음파 세척을 사용하여 표면 불순물을 제거하여 기판의 표면 마감을 보장했습니다.
크롬 코팅 처리: 고급 아크 이온 도금 기술을 사용하여 준비된 티타늄 합금 샘플의 표면에 크롬 코팅을 증착했습니다. 진공(6×10^-3 Pa), 온도(300도), NH3 압력(2~3 Pa), 바이어스 전압(800~1000 V)을 정밀하게 제어하여 크롬 코팅이 균일하게 보장됩니다. 조밀하고, 증착시간은 10~20분으로 조절됩니다.
레이저 어블레이션 실험 및 결과 분석
가공된 티타늄 합금과 크롬 코팅의 절삭 저항을 평가하기 위해 일련의 레이저 절삭 실험이 설계되었습니다. 실험에서는 펄스 에너지와 펄스 수를 조정하여 고온 환경에서 선박 부품의 절제 과정을 시뮬레이션하기 위해 자체 제작한 긴 펄스 폭 레이저(모델 FLK-TIX6409Hz)를 사용했습니다.
실험 결과에 따르면 처리되지 않은 티타늄 합금 기판은 레이저 절제 시 표면에 크고 깊은 절제 크레이터가 있으며, 매끄럽지만 중앙 영역에 많은 수의 균열이 있고 가장자리 영역에 두꺼운 산화물 축적이 있음을 보여줍니다. 대조적으로, 처리된 티타늄 합금 표면의 크롬 도금층은 동일한 조건에서 우수한 내마모성을 나타냈으며, 박리 피트가 더 얕고 균열이 적으며 산화물 축적이 훨씬 적었습니다.
주사전자현미경(SEM)과 에너지분산분광법(EDAX)의 미세 형태와 절제된 표면의 조성 분석을 통해 크롬 코팅이 티타늄 합금 기판에서 고온 산소의 직접적인 침식을 효과적으로 차단하고 발생을 감소시키는 것을 확인했습니다. 산화 반응을 향상시켜 재료의 전반적인 내마모성을 향상시킵니다.
결론 및 전망
본 연구에서는 혁신적인 가공 방법을 통해 티타늄 합금과 크롬 코팅의 내마모성이 성공적으로 향상되었습니다. 실험 결과에 따르면 크롬 코팅은 티타늄 합금 기판을 고온 절삭으로부터 보호하는 데 중요한 역할을 하며, 이는 선박 부품의 수명을 크게 연장시킵니다. 향후 연구에서는 조선 분야에서 고성능 부품에 대한 긴급한 수요를 충족시키기 위해 다양한 가공 매개변수가 코팅 성능에 미치는 영향과 더욱 고성능 보호 코팅 재료의 개발을 추가로 조사할 수 있습니다.