فرآیند آلومینایزینگ در فولاد چیست

 

این روش از نظر تجاری مقرون به صرفه و از نظر فنی بهتر از گالوانیزه است. برخلاف قطعات فولادی آلومینیومی داغ, قطعات گالوانیزه را نمی توان در شرایط سرویس در دماهای بالا مورد استفاده قرار داد. در طی چند سال گذشته, تحقیقات فشرده توسط محققان بینش های جدیدی را در مورد جنبه های متالورژیکی پوشش آلومینیومی در شرایط غوطه ور و آنیل شده به دست آورده است.

این پوشش سطوحی را به ما می دهد که نسبت به فلز پایه اصلی به طور قابل توجهی سخت تر یا مقاوم تر در برابر حملات محیطی هستند. (جهت مطالعه بیشتر به پل فلزی مراجعه نمایید)

این عملیات سطحی یک عامل بسیار مهم در جلوگیری از انواع شکست مواد از جمله خستگی, سایش, خوردگی و اکسیداسیون است. فرآیند آلومینیزاسیون و انتشار حرارتی شیمیایی در دماهای بالا, معمولا در محدوده 800 تا 1000 درجه سانتیگراد با زمان غوطه وری طولانی مدت با در نظر گرفتن مفهوم انتشار عمل می کند. (جهت مطالعه بیشتر به کربن زدایی فولاد مراجعه نمایید)

برای کاهش رشد دانه, بارش کاربید و اعوجاج, تحقیقات زیادی در رابطه با فرآیند آلومینیوم سازی در دمای پایین , در دمای زیر 700 درجه سانتیگراد کار می کند وجود دارد.

(جهت مطالعه بیشتر به دنیای نانوتکنولوژی مراجعه نمایید)

با این حال, سرعت انتشار اتم های آلومینیوم با کاهش دما , کاهش می یابد, اگرچه بسیاری از نگرانی ها با فرآیند آلومینیوم سازی در دمای پایین برطرف می شوند. در نتیجه, نمی توان رد کرد که زمان آلومینیوم سازی برای فرآیند آلومینیوم سازی در دمای پایین افزایش می یابد. با این حال فرآیند آلومینیزاسیون تنها در سطح و در مناطق نزدیک به سطح تاکید دارد. تا نرخ انتشار برای عملیات سطحی ترمو شیمیایی را بهبود بخشد. (جهت مطالعه بیشتر به چگونه می توان استحکام فولاد را اندازه گیری کرد مراجعه فرمایید)

چندین تکنیک وجود دارد که برای به دست آوردن یک لایه آلومینیوم روی سطح فولادی در مقیاس تجاری استفاده شده است. این شامل پوشش الکترولیتی, روکش, پک, گاز, اسپری (متالیزاسیون) و آلومینیزاسیون گرم است. (جهت مطالعه بیشتر به  فرایند تولید کابل مراجعه نمایید)

رفتار حفاظتی پوشش های جدید توسعه یافته در برابر گرد و غبار فلز, در خوردگی توسط کربن و نیتروژن

فرآیند پوشش

پوشش های انتشار متفاوتی روی این ماده اعمال شد. از آنجایی که این ماده حاوی 28 درصد کروم است, انتشار کروم به عنوان یک مرحله پیش از فرایند آلومینیزاسیون ضروری نیست. آلومینیزاسیون مواد منجر به یک پوشش انتشار آلومینیومی با ریز ساختار دو فازی می شود.

پوشش بسته : پوشش ها را می توان با فرایندهای بسته بندی اعمال کرد, جایی که ترکیبات حاوی Al , Cr درون مخلوط پودری از اکسید آلومینیوم و یک فعال کننده قرار می گیرند تا بخار متال هالید تولید کنند. این بخارات روی سطح قطعه کار رسوب می کنند. (جهت مطالعه بیشتر به سازه فضایی مراجعه نمایید)

پوشش فاز بخار : یک روش پیشرفته تر, پردازش قطعات در یک سیستم پوشش فاز بخار است. جایی که قطعه کار در بالای مواد اهدا کننده قرار می گیرد, بنابراین سطح قطعات در اثر تماس با پودر آلوده نمی شود.

آلومینیوم سازی فاز بخار VPA و کروم سازی فاز بخار VPC فرآیندهای پوشش معمولی هستند. (جهت مطالعه بیشتر به سپرکوبی یا شیت پایل مراجعه نمایید)

رسوب شیمیایی بخار CVD

پیشرفته ترین روش پوشش, تولید عناصری است که باید در بیرون یا داخل محفظه پوشش اعمال شوند, با واکنش مواد دهنده با گازهای تشکیل دهنده هالید, کنترل سرعت رسوب با تنظیم دما و نرخ جریان گاز در داخل یا از طریق قطعه کار. (جهت مطالعه بیشتر به سازه فلزی جهان مراجعه نمایید)

مشخصات

1. مقاومت در برابر اکسیداسیون
2. مقاومت در برابر کربوریزاسیون
3. نفوذ هیدروژن
4. مقاومت سولفیداسیون
5. کاربرد فرآیند آلومینایزینگ در فولاد
6. لوله ها و لوله های نفت و گاز
7. اجزای کوره های صنعتی
8. سینی های کاتالیست

پوشش آلومینیوم روی فولاد

روش های زیر برای پوشش فلزات با آلومینیوم در دسترس است:

1. آلومینیز کننده اسپری
2. غوطه ور شدن داغ
3. کالریزینگ
4. رسوب در خلاء
5. آبکاری
6. رسوب بخار
7. روکش

(جهت مطالعه بیشتر به سه تولید کننده برتر فولاد ایران را بشناسیم مراجعه نمایید)

دو نوع پوشش آلومینیوم به طور کلی استفاده می شود.

1.  آلیاژ آلومینیوم حاوی 5 -11 % Si
2.  آلومینیوم خالص

فولاد با روکش آلومینیومی در معرض سوراخ شدن در آب دریا می باشد. وجود مس در مقادیر کم باعث خوردگی میکروگالوانیکی شدید می شود. ایجاد حفره ممکن است با تجزیه روند اکسید در نقاط ضعیف آب دریا یا آب شور حاوی محتوای کلرید بالا آغاز شود. (جهت خرید و بررسی به قیمت ورق مراجعه نمایید)

مفاهیم اساسی خوردگی در دمای بالا

یک تغییر مهم در پوشش های متداول آلومینیومی پلاتین که در بالا توضیح داده شد, حذف مرحله آلومینیوم سازی در تولید پوشش, اما حفظ مرحله رسوب پلاتین و انتشار بعدی به سمت داخل در سوپر آلیاژ مبتنی بر نیکل است. این رویکرد در سال 1999 توسط Rolls- Royce , Chromalloy Uk50 ثبت اختراع شد و متعاقبا تا مرحله استقرار تجاری به عنوان BC در TBC توسعه یافت. (جهت مطالعه بیشتر به تاثیر تکنولوژی بر قیمت فولاد مراجعه نمایید)

نیاز کلیدی پوشش این است که باید قادر به تشکیل و حفظ یک لایه آلومینا محافظ باشد. سوپر آلیاژ مبتنی بر Ni از این نظر دارای خواص مرزی است. با این وجود یک منطقه سطحی با ضخامت 50 میکرومتر با غلظت آلومینیوم افزایش یافته تشکیل می شود که نشان می دهد باید یک شار آلومینیوم به سمت بیرون از آلیاژ به این منطقه وجود داشته باشد. (جهت مطالعه به فولاد سبز مراجعه نمایید)

غلظت آلومینیوم در پوشش Ni – Al – Pt باید Wt 10% باشد. یعنی تقریبا دو برابر غلظت آلیاژ پایه, تا ساختار فاز در دمای 1100 درجه سانتیگراد تثبیت شود. محدوده احتمالی محتویات آلومینیوم داخل پوشش, که به صورت شماتیک در شکل 1 نشان داده شده است, مشابه پوشش های MCrAIY است و هم برای تشکیل یک لایه آلومینا اولیه و هم برای ترمیم آن در صورت شکست کافی است.

(جهت مطالعه بیشتر به بزرگترین تولیدکنندگان فولاد جهان مراجعه نمایید)

 

جهت مطالعه بیشتر به ویکی پدیا مراجعه فرمایید.