Nghiên cứu công nghệ phun phủ plasma tạo lớp phủ cacbit silic lên bề mặt thép để bảo vệ chống ăn mòn trong môi trường a xít chứa flo

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ CÔNG THƯƠNG

VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ

NGƠ XN CƯỜNG

NGHIÊN CỨU CƠNG NGHỆ PHUN PHỦ PLASMA TẠO LỚP PHỦ
CACBIT SI LÍC LÊN BỀ MẶT THÉP ĐỂ BẢO VỆ CHỐNG ĂN MỊN
TRONG MƠI TRƯỜNG AXÍT CHỨA FLO

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội – 2023


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ CÔNG THƯƠNG

VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ

NGƠ XN CƯỜNG

NGHIÊN CỨU CƠNG NGHỆ PHUN PHỦ PLASMA TẠO LỚP PHỦ
CACBIT SI LÍC LÊN BỀ MẶT THÉP ĐỂ BẢO VỆ CHỐNG ĂN MỊN
TRONG MƠI TRƯỜNG AXÍT CHỨA FLO
NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ
MÃ SỐ: 9520103

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1. TS. Nguyễn Hà Tuấn
2. TS. Nguyễn Tuấn Anh
Chủ tịch hội đồng đánh giá cấp Viện

XÁC NHẬN CỦA CƠ SỞ ĐÀO TẠO
Giám đốc Trung tâm đào tạo

PGS.TS. Nguyễn Chỉ Sáng

PGS.TS. Lê Thu Quý
Hà Nội – 2023


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi, các số liệu, kết
quả trình bày trong Luận án này là trung thực và chưa từng được ai cơng bố
trong bất cứ cơng trình nào khác.
Hà Nội, tháng 05

năm 2023

Nghiên cứu sinh

Ngô Xuân Cường

i

LỜI CẢM ƠN
Tôi xin trân trọng cảm ơn các Thầy hướng dẫn đã tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện, động
viên trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hồn thành luận án.
Tơi xin trân trọng cảm ơn ban lãnh đạo Viện cùng các Thầy thuộc Trung tâm đào tạo
Viện Nghiên cứu Cơ khí, đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tơi trong q trình học tập,
nghiên cứu thực hiện luận án.
Tôi xin trân trọng cảm ơn các Trung tâm, Phịng thí nghiệm, các nhà khoa học cùng các
bạn bè, đồng nghiệp đã đóng góp ý kiến, hỗ trợ tơi trong q trình học tập, nghiên cứu
thực hiện luận án.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tồn thể gia đình, bạn bè, những người
đã luôn chia sẻ, động viên, giúp đỡ tôi học tập, nghiên cứu và hoàn thành Luận án này.

Hà Nội, tháng 05

năm 2023

Nghiên cứu sinh

Ngô Xuân Cường

ii


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT...........................................................................vi
DANH MỤC HÌNH VẼ...............................................................................................vii
DANH MỤC BẢNG....................................................................................................xi
MỞ ĐẦU....................................................................................................................... 1

Chương 1. TỔNG QUAN VỀ LỚP PHỦ NHIỆT CHỐNG ĂN MỊN..........................4
1.1. Tình hình nghiên cứu về lớp phun phủ nhiệt ở Việt Nam..............................................4
1.2. Tình hình nghiên cứu về lớp phun phủ nhiệt trên thế giới.............................................5
1.2.1. Tình hình nghiên cứu về phun phủ nhiệt trên thế giới............................................5
1.2.2. Lớp phủ SiC để bảo vệ chống mòn cho thép trong mơi trường ăn mịn...................7
1.2.3. Nghiên cứu chế tạo lớp phủ nhiệt plasma compozit SiC........................................9
1.3. Lớp phủ SiC và SiC compozit bảo vệ chống ăn mịn cho thép trong mơi trường chứa flo
11
Kết luận chương 1..........................................................................................................13
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CÔNG NGHỆ PHUN PHỦ PLASMA..............14
2.1. Lý thuyết về sự hình thành lớp phủ...........................................................................14
2.2. Cơng nghệ phun phủ plasma....................................................................................16
2.2.1. Cấu trúc hệ thống phun phủ plasma...................................................................16
2.2.2. Hệ thống phun plasma Praxair............................
2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng lớp phủ plasma cácbit SiC................................32
2.3.1. Ảnh hưởng nhiệt độ phun.................................................................................19
2.3.2. Ảnh hưởng của lực co rút kim loại....................................................................22
2.3.3. Ảnh hưởng của các phản ứng hoá học...............................................................23
2.3.4. Ảnh hưởng của chất lượng chuẩn bị bề mặt phun...............................................23
2.3.5. Ảnh hưởng của kích thước hạt..........................................................................24
2.3.6. Ảnh hưởng của cường độ plasma......................................................................25
2.3.7. Ảnh hưởng của khoảng cách phun....................................................................26
2.3.8. Ảnh hưởng của lưu lượng cấp bột.....................................................................27
Kết luận chương 2..........................................................................................................29

iii


Chương 3. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU....................................30
3.1. Vật liệu phun phủ plasma.........................................................................................30

3.1.1. Bột phun.........................................................................................................30
3.1.1.1. Đặc tính bột SiC trong phun phủ plasma.........................................................30
3.1.1.2. Đặc tính của bột Cu trong phun phủ plasma....................................................31
3.1.2. Vật liệu nền.....................................................................................................31
3.2. Thông số công nghệ và thiết bị thí nghiệm................................................................32
3.2.1. Lựa chọn các thơng số cơng nghệ và các chỉ tiêu kỹ thuật chính..........................32
3.2.2. Thiết bị đo.......................................................................................................32
3.2.3. Mẫu thí nghiệm...............................................................................................33
3.2.4. Thiết bị phun phủ.............................................................................................34
3.2.5. Cải tiến súng phun plasma trong khí bảo vệ Ar...................................................36
3.3. Giải pháp thẩm thấu PTFE khắc phục độ xốp trong phun phủ SiC-Cu.........................37
3.4. Các phương pháp phân tích, đánh giá........................................................................38
3.4.1. Đo chiều dày và độ xốp của lớp phủ..................................................................38
3.4.2. Phân tích hình thái bề mặt lớp phủ bằng kinh hiển vi điện tử quét........................38
3.4.3. Phân tích thành phần pha bằng nhiễu xạ tia X (XRD).........................................39
3.4.4. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm để đánh giá ảnh hưởng của chế độ công nghệ
phun plasma đến cơ tính lớp phủ.......................................................................39
3.4.5. Phương pháp đánh giá khả năng bảo vệ chống ăn mịn.......................................40
3.5. Tiến trình trình thí nghiệm.......................................................................................46
Kết luận chương 3..........................................................................................................46
Chương 4. CHẾ TẠO VÀ PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ CÁC LỚP PHỦ PLASMA SiC
TRÊN NỀN THÉP......................................................................................................47
4.1. Chế tạo lớp phủ đơn SiC trên nền thép......................................................................47
4.1.1. Chế độ công nghệ phun plasma SiC trên nền thép..............................................47
4.1.2. Cấu trúc và cơ tính của lớp phun phủ plasma SiC trên nền thép C45....................47
4.1.3. Tính chất điện hố của lớp phun phủ plasma SiC/thép........................................50
4.2. Chế tạo lớp phủ compozit SiC-Cu trên nền thép........................................................55
4.2.1. Phân tích các yếu tố cơng nghệ bột SiC-Cu khi phun plasma trên nền thép C45.....55

iv

4.2.1.1. Kích thước hạt (W):...........................................................................................55
4.2.1.2. Tỷ lệ phối trộn (S).............................................................................................55
4.2.2. Hiệu quả của phun plasma SiC/Cu trong khí bảo vệ Ar...........................................56
4.3. Các kết quả về tổ chức tế vi của lớp SiC-Cu trên nền thép chế tạo bằng phun phủ plasma
trong khí bảo vệ Argon............................................................................................63
4.3.1. Cấu trúc lớp phủ SiC-30Cu trên nền thép C45....................................................64
4.3.2. Cấu trúc lớp phủ SiC-50Cu trên nền thép C45....................................................66
4.4. Khả năng chống ăn mòn của lớp phủ plsma SiC-Cu...................................................68
4.4.1. Tính chất điện hố của lớp phun phủ plasma SiC-Cu trên nền thép trong dung dịch
chứa 3,5% NaCl..............................................................................................68
4.4.2. Tổn hao của lớp phun phủ plasma SiC-Cu trên nền thép trong mơi trường ăn mịn
chứa axit HF....................................................................................................73
Kết luận chương 4..........................................................................................................75
Chương 5. XÁC ĐỊNH BỘ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ PHUN PLASMA SiC-50Cu
TRÊN NỀN THÉP C45...............................................................................................76
5.1. Thực nghiệm phun phủ plasma SiC- 50Cu trên nền thép C45 đánh giá ảnh hưởng của các
thông số công nghệ tới chất lượng lớp phủ.................................................................76
5.2. Ảnh hưởng của các thông số đến độ bền bám dính của lớp phủ...................................78
5.3. Ảnh hưởng của các thơng số đến độ xốp lớp phủ.......................................................82
5.4. Ảnh hưởng của các thông số đến độ cứng lớp phủ.....................................................86
5.5. Ảnh hưởng của các thông số đến hàm lượng SiC trong lớp phủ..................................90
Kết luận chương 5..........................................................................................................94
DANH MỤC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ..........................................97
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................98

v

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
APS

: Atmospheric plasma spraying (Phun plasma khí quyển)

HVOF: High Velocity Oxygen Fuel (phun phủ hỗn hợp vật chất ở vận tốc cao) SEM
: Scanning Electron Microscope (Kính hiển vi điện tử quét).
EDX

: Energy-dispersive X-ray spectroscopy (Phổ tán xạ năng lượng tia X)

XRD

: X-ray diffraction (Nhiễu xạ tia X)

PTFE

: Polytetrafluoroethylene

Apparent porosity: Độ xốp khả kiến
EIS

: Electrochemical Impedance Spectroscopy (tổng trở điện hóa) Eoc
: Open Circuit Potential (OCP, điện thế mạch hở).

Ecorr

: Điện thế ăn mòn

icorr

: Mật độ dòng điện ăn mòn Rp
: Điện trở phân cực của thép

Rs

: Điện trở dung dịch điện ly

Cdc
: Điện dung lớp điện tích kép hình thành trên ranh giới bề mặt thép và dung dịch
điện ly.
Rct

: Điện trở truyền điện tích ở tiếp giáp bề mặt thép và dung dịch. Rseal
: Điện trở của lớp phủ/bọc bịt PTFE

Cseal

: Điện dung của lớp phủ/bọc bịt PTFE CPE:

Constant phase element (phần tử hằng số pha)
MSE : Mercury-mercurous sulfate reference electrode (điện cực so sánh thủy ngânthủy ngân sunphat)
SCE

: Saturated Calomel Electrode (điện cực calomen bão hịa)

I, L, M : Thơng số khảo sát chế độ phun plasma: cường độ dòng điện I (A), Khoảng cách
phun L (mm) và tốc độ cấp bột M (g/ph)
PM

: powder metallurgy (luyện kim bột) D
: Độ cứng lớp phủ

H

: Hàm lượng SiC trong lớp phủ

S

: Tỷ lệ trộn SiC/Cu trong bột

W

: Cỡ hạt bột



: Độ dầy lớp phủ



: Độ xốp

σ

: Độ bền bám dính
vi


DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 2.1. Các giai đoạn q trình phun nhiệt....................................................................15
Hình 2.2. Phân bố mật độ chùm hạt và sự chồng chất các chùm hạt phun...........................16
Hình 2.3. Hình ảnh hạt bột phun khi tiếp xúc với bề mặt nền.............................................16
Hình 2.4. Sơ đồ dịng vật liệu phun va đập hình thành lớp phủ...........................................16
Hình 2.5. Thiết bị phun plasma hệ hở APS.......................................................................17
Hình 2.6. Quá trình phun plasma.....................................................................................17
Hình 2.7. Cấu tạo của súng phun plasma..........................................................................18
Hình 2.8. Thiết bị phun plasma Praxair.............................Error! Bookmark not defined.
Hình 2.9. Phân bố nhiệt độ tại các thời điểm khác nhau của phần tử phun...........................19
Hình 2.10. Sự va đập của hạt phun với kim loại nền..........................................................22
Hình 2.11. Ứng suất trong lớp phủ..................................................................................23
Hình 2.12. Quan hệ giữa độ bền bám dính và độ nhấp nhơ bề mặt.....................................24
Hình 2.13. Sự phân bố nhiệt độ theo cỡ hạt......................................................................24
Hình 2.14. Sự thay đổi nhiệt độ bề mặt hạt.......................................................................24
Hình 2.15. Sơ đồ đưa nhiệt năng vào các hạt kim loại phun và lớp nền bằng dòng plasma, sự
phân bố cường độ dòng nhiệt (q2) theo vết nung nóng (dII)..............................25
Hình 2.16. Hệ số tập trung dòng nhiệt riêng khi phun bằng dòng plasma và sự phụ thuộc của
nó vào Khoảng cách phun L..........................................................................26
Hình 2.17. Sự thay đổi hiệu suất nung vật phun (H), dòng plasma (ẽ) và cả hai yếu tố tác
động () vào Khoảng cách phun L.................................................................26
Hình 2.18. Mơ hình quan hệ giữa Khoảng cách phun với tốc độ hạt phun...........................27
Hình 2.19. Quan hệ giữa lưu lượng cấp bột phun đến vận tốc và nhiệt độ hạt......................28
Hình 3.1. Ảnh chụp bột SiC (trái) và bột Cu (phải)...........................................................30
Hình 3.2. Phổ XRD của mẫu bột SiC (trái); bột Cu (phải) dùng để phun plasma.................30
Hinh 3.3. Mẫu thép C45 trước và sau phun làm sạch tạo nhám..........................................31
Hình 3.4. Các thiết bị kiểm tra chất lượng lớp phủ.............Error! Bookmark not defined.
Hình 3.5. Mẫu thí nghiệm...............................................................................................33
Hình 3.6. Thiết bị phun phủ plasma PRAXAIR................................................................34
Hình 3.7. Súng phun cải tiến trong khí bảo vệ..................................................................36

vii


Hình 3.8. Các mẫu đo điện hóa........................................Error! Bookmark not defined.
Hình 3.9. Đo điện hóa 3 điện cực....................................................................................41
Hình 3.10. Giản đồ Nyquist với vectơ tổng trở của Z cho tiếp giáp kim loại/dung dịch điện ly
(thép C45/NaCl)...........................................................................................42
Hình 3.11. Sơ đồ mạch tương đương cho mẫu thép C45 ngâm trong NaCl không có lớp phủ
bảo vệ..........................................................................................................43
Hình 3.12. Sơ đồ mạch tương đương cho mẫu thép C45 ngâm trong NaCl khi có lớp phủ bảo
vệ SiC-Cu/thép.............................................................................................43
Hình 3.13. Sơ đồ mạch tương đương cho mẫu thép C45 ngâm trong NaCl khi có lớp phủ bảo
vệ PTFE/SiC-Cu/thép...................................................................................44
Hình 3.14. Thiết bị thử mịn hỗn hợp...............................................................................45
Hình 3.15. Xác định khối lượng mẫu sau thi nghiệm.........................................................46
Hình 4.1. Ảnh SEM bề mặt lớp phủ SiC/thép C45 - độ phóng đại 500 lần..........................47
Hình 4.2. Ảnh SEM bề mặt lớp phủ SiC/thép C45 - độ phóng đại 2000 lần........................48
Hình 4.3. Phổ nhiễu xạ tia X (XRD) của thép nền C45......................................................49
Hình 4.4. Phổ nhiễu xạ tia X (XRD) của lớp phủ SiC trên thép nền C45.............................49
Hình 4.5. Phổ tán xạ năng lượng tia X (EDS) của lớp phủ SiC trên thép nền C45................49
Hình 4.6. Ảnh SEM của lớp phủ PTFE/SiC/thép với độ phóng đại 500 lần........................50
Hình 4.7. Ảnh SEM của lớp phủ PTFE/SiC/thép với độ phóng đại 2000 lần.......................51
Hình 4.8. Đường cong phân cực của mẫu thép C45 có hay khơng có lớp phủ bảo vệ trong
dung dịch 3,5% NaCl....................................................................................51
Hình 4.9. Thế ăn mòn của thép C45 trong dung dịch 3,5% NaCl khi có hay khơng có lớp phủ
bảo vệ..........................................................................................................52
Hình 4.10. Dịng ăn mòn của thép C45 trong dung dịch 3,5% NaCl khi có hay khơng có lớp
phủ bảo vê....................................................................................................52
Hình 4.11. Ảnh chụp bền mặt mẫu SiC/C45 và thép SUS 304 trước và sau khi ngâm trong
hỗn hợp axit.................................................................................................53

Hình 4.12. a) Phun plasma súng SG-100; b) Phun plasma có bảo vệ khí trơ (Ar)................56
Hình 4.13. Ảnh SEM bề mặt lớp phủ SiC-30Cu/thép C45 – phun khơng có khí bảo vệ (độ
phóng đại 750 lần)........................................................................................56

viii


Hình 4.14. Phổ tán xạ tia X (EDS) của của lớp phủ SiC-30Cu trên nền C45 – phun khơng có
khí bảo vệ....................................................................................................57
Hình 4.15. Ảnh SEM bề mặt lớp phủ SiC-30Cu/thép C45 – phun có khí bảo vệ (độ phóng đại
1000 lần)......................................................................................................57
Hình 4.16. Chiều dầy lớp phủ SiC-30Cu/thép C45 – phun có khí bảo vệ............................58
Hình 4.17. Phổ tán xạ tia X theo năng lượng (EDS) của của lớp phủ SiC-30Cu trên thép nền
C45 – phun có khí bảo vệ..............................................................................58
Hình 4.18. Ảnh hưởng các yếu tố đến chiều dày lớp phủ theo trị số S/N.............................61
Hình 4.19. Ảnh hưởng các yếu tố đến hàm lượng SiC trong lớp phủ theo S/N....................61
Hình 4.20. Chiều dầy lớp phủ SiC-30Cu và SiC-50Cu trên nền thép C45...........................63
Hình 4.21. Ảnh hiển vi mặt cắt ngang lớp phủ SiC-50Cu (Độ phóng đại 200 lần)..............64
Hình 4.22. Ảnh SEM của lớp phủ SiC-30Cu trên nền thép C45 (phóng đại 500 lần) .64 Hình
4.23. Phổ EDS của lớp phủ SiC-30Cu.............................................................................64
Hình 4.24. Giản đồ XRD của mẫu lớp phủ SiC-30Cu.......................................................65
Hình 4.25. Ảnh mặt cắt ngang lớp phủ SiC-30Cu.............................................................65
Hình 4.26. Ảnh SEM của lớp phủ SiC-50Cu (Độ phóng đại 500 lần).................................66
Hình 4.27. Phổ EDS của lớp phủ SiC-50Cu.....................................................................66
Hình 4.28. Giản đồ XRD của lớp phủ SiC-50Cu..............................................................67
Hình 4.29. Đường cong phân cực của mẫu thép C45 có và khơng có lớp phủ bảo vệ trong
dung dịch 3,5% NaCl....................................................................................68
Hình 4.31. Dịng ăn mịn của thép C45 trong dung dịch NaCl khi có và khơng có lớp phủ bảo
vệ................................................................................................................69
Hình 4.32. Phổ tổng trở Nyquist của mẫu (khơng phủ) trong dung dịch 3,5% NaCl............70

Hình 4.33. Phổ tổng trở Nyquist của SiC-30Cu/thép trong dung dịch 3,5% NaCl................70
Hình 4.34. Phổ tổng trở Nyquist của SiC-50Cu/thép trong dung dịch 3,5% NaCl................71
Hình 4.35. Mạch điện tương đương cho hệ lớp phủ SiC-30Cu/thép và SiC-50Cu/thép trong
dung dịch NaCl.............................................................................................71
Hình 4.36. Phổ tổng trở Nyquist của PTFE/SiC-50Cu trên nền thép trong dung dịch 3,5%
NaCl............................................................................................................71
Hình 4.37. Phổ tổng trở Nyquist của PTFE/SiC-50Cu trên nền thép trong dung dịch 3,5%
NaCl............................................................................................................71

ix


Hình 4.38. Mạch điện tương đương cho hệ lớp phủ PTFE/SiC-50Cu trên nền thép và
PTFE/SiC-50Cu trên nền thép trong dung dịch NaCl.......................................72
Hình 4.39. Điện trở phân cực của các mẫu thép C45 có và khơng có lớp phủ bảo vệ, sau 1 giờ
ngâm mẫu trong dung dịch 3,5% NaCl...........................................................72
Hình 4.40. Thử nghiệm hao mịn tổn hợp.........................................................................73
Hình 4.41. Tổn hao khối lượng mẫu sau 136 giờ trong thiết bị thử mòn hỗn hợp.................74
Hình 5.1. Ảnh hưởng các thơng số đến độ bền bám dính...................................................78
Hình 5.2. Đồ thị quan hệ ứng suất bám dính theo L và M..................................................79
Hình 5.3. Đồ thị quan hệ ứng suất bám dính theo I và M...................................................79
Hình 5.4. Đồ thị quan hệ ứng suất bám dính theo I và L....................................................80
Hình 5.5. Ảnh hưởng các thơng số đến độ xốp.................................................................82
Hình 5.6. Đồ thị quan hệ độ xốp theo L và M...................................................................83
Hình 5.7. Đồ thị quan hệ độ xốp theo I và M....................................................................83
Hình 5.8. Đồ thị quan hệ độ xốp theo I và L.....................................................................84
Hình 5.9 Ảnh hưởng các thơng số đến độ cứng................................................................86
Hình 5.10. Đồ thị quan hệ độ cứng theo L và M...............................................................87
Hình 5.11. Đồ thị quan hệ độ cứng theo I và M................................................................87
Hình 5.12. Đồ thị quan hệ độ cứng theo I và L.................................................................88

Hình 5.13. Ảnh hưởng các thơng số đến hàm lượng SiC trong lớp phủ..............................90
Hình 5.14. Đồ thị quan hệ hàm lượng SiC trong lớp phủ theo L và M................................91
Hình 5.15. Đồ thị quan hệ hàm lượng SiC trong lớp phủ theo I và M.................................91
Hình 5.16. Quan hệ hàm lượng SiC trong lớp phủ theo I và L............................................92

x


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Khả năng chống ăn mòn của các loại vật liệu gốm trong mơi trường hóa chất khi
khuấy liên tục.................................................................................................7
Bảng 2.1. Thơng số của nguồn chính...............................................................................34
Bảng 2.2. Dòng điện đầu vào ở các cấp điện áp, 3 Phase, tần số 50/60 Hz..........................34
Bảng 2.3. Các loại khí cho phun plasma..........................................................................35
Bảng 3.1. Thành phần hóa học của thép nền trước khi phun phủ........................................33
. Khả năng làm việc của một số vật liệu polyme trong các mơi trường ăn mịn hóa học
......................................................................................................................33
Bảng 4.1. Chế độ cơng nghệ phun plasma một số loại vật liệu...........................................47
Bảng 4.2. Giá trị độ cứng HV của thép nền C45...............................................................48
Bảng 4.3. Giá trị độ cứng HV của lớp phủ SiC trên thép C45............................................48
Bảng 4.4. Kết quả phân tích EDS cho mẫu SiC/thép.........................................................50
Bảng 4.5. Giá trị điện thế ăn mòn và mật độ mật độ dòng ăn mòn của các mẫu lớp phủ và nền
thép C45......................................................................................................52
Bảng 4.6. Kết quả đo giảm trọng lượng trong môi trường axit...........................................54
Bảng 4.7. Chọn sơ bộ chế độ công nghệ phun SiC-Cu trên nền thép..................................56
Bảng 4.8. Kết quả phân tích EDS cho mẫu SiC-30 trên nền thép C45 khơng có khí bảo vệ. .57
Bảng 4.9. Kết quả phân tích EDS cho mẫu SiC-30Cu trên nền thép C45............................58
Bảng 4.10. Kết quả đo chiều dày lớp phủ, hàm lượng SiC trong lớp phủ............................59
Bảng 4.11. Chọn chế độ cơng nghệ thí nghiệm phun SiC-Cu trên nền thép.........................59
Bảng 4.12. Mức các yếu tố thí nghiệm chiều dày và hàm lượng SiC lớp phủ......................60

Bảng 4.13. Kết quả phân tích tỷ lệ S/N chiều dày và hàm lượng SiC trong lớp phủ.............60
Bảng 4.14. Giá trị trị số S/N và mức ảnh hưởng 3 yếu tố đến chiều dày lớp phủ..................60
Bảng 4.15. Giá trị S/N và mức ảnh hưởng 3 yếu tố đến hàm lượng SiC trong lớp phủ61
Bảng 4.16. Kết quả phân tích EDS cho mẫu SiC-30Cu/thép C45.......................................65
Bảng 4.17. Kết quả phân tích EDS cho mẫu SiC-50Cu/thép..............................................67
Bảng 4.18. Kết quả đo các chỉ tiêu cơ tính lớp phủ SiC-50Cu............................................67

xi


Bảng 4.18. Giá trị điện thế ăn mòn và mật độ mật độ dòng ăn mòn của các mẫu lớp phủ và
nền thép C45................................................................................................69
Bảng 4.19. Các thơng số điện hóa của hệ lớp phủ SiC-Cu trên nền thép C45 trong dung dịch
3,5% NaCl...................................................................................................72
Bảng 4.20. Tổn hao khối lượng mẫu thử trong mơi trường mịn hỗn hợp............................74
Bảng 5.1. Mức các thơng số cơng nghệ thí nghiệm đánh giá cơ tính lớp phủ plasma SiC- Cu
trên nền thép C45..........................................................................................76
Bảng 5.2. Các yếu tố, thông số chọn cố định trong nghiên cứu thực nghiệm chế độ phun
plasma SiC-Cu trên nền thép..........................................................................76
Bảng 5.3. Bố trí thí nghiệm trực giao tồn phần 3^3 và kết quả đo.....................................77
Bảng 5.4. Kết quả phân tích ANOVA ảnh hưởng của các thơng số đến độ bền bám dính
......................................................................................................................78
Bảng 5.5. Kết quả phân tích ANOVA ảnh hưởng của các thơng số đến độ xốp...................82
Bảng 5.6. Bảng kết quả giải bài tốn tối ưu tìm các thơng số cơng nghệ hợp lý theo chỉ tiêu độ
xốp..............................................................................................................82
Bảng 5.7. Bảng kết quả giải bài tốn tối ưu tìm các thơng số cơng nghệ hợp lý đồng thời theo
chỉ tiêu độ bền bám dính và độ xốp................................................................85
Bảng 5.8. Kết quả phân tích ANOVA ảnh hưởng của các thông số đến độ cứng.................86
Bảng 5.9. Bảng kết quả giải bài tốn tối ưu tìm các thơng số công nghệ hợp lý với đồng thời
ba chỉ tiêu (  và D)...................................................................................89

Bảng 5.11. Kết quả phân tích ANOVA ảnh hưởng của các thông số đến hàm lượng SiC trong
lớp phủ........................................................................................................90
Bảng 5.12. Bảng kết quả giải bài toán tối ưu tìm các thơng số cơng nghệ hợp lý theo chỉ tiêu
hàm lượng SiC trong lớp phủ.........................................................................90
Bảng 5.13. Bảng kết quả giải bài tốn tối ưu tìm các thơng số công nghệ hợp lý với đồng thời
bốn chỉ tiêu (   D và H)...........................................................................93

xii


MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Mòn và ăn mòn kim loại là tình trạng phá hủy thiết bị, cơng trình diễn ra liên tục theo cơ chế
mài mịn và oxy hóa do ảnh hưởng từ môi trường làm việc gây thiệt hại về kinh tế và sức lao
động. Trong các nhà máy hóa chất, thiết bị ln làm việc trong điều kiện khắc nghiệt bị phá
hủy nhanh chóng do mịn cơ - hóa. Khảo sát tại nhà máy Supe Phốt phát và hóa chất Lâm
Thao cho thấy các thiết bị làm việc trong môi trường động học chứa axit flo và nhiệt độ cao,
chúng có tuổi thọ rất thấp thường bị mịn do tác nhân cơ học và hóa chất gây mất cân bằng,
biến dạng và bị phá hủy chi tiết như: Tua-bin, cánh quạt, bơm dung dịch...(hình ảnh bơm và
cánh quạt xem trong phần phụ lục). Các thiết bị này làm việc trong mơi trường gây ăn mịn
khốc liệt chứa a xít flo, trong thực tế có chứa tới 10% HF; 4%H2SiF6, nhiệt độ 70ºC và hạt
rắn có kích thước ≤ 0,2 mm và các dư lượng hóa chất khác ở nhiệt độ cao. Vì vậy khi nghiên
cứu về cơng nghệ chống mòn cho các đối tượng chi tiết này cần đưa ra các tiêu chí đánh giá
về mịn, ăn mịn và dùng chính điều kiện làm việc cụ thể này làm mơi trường thí nghiệm.
Các chi tiết máy như cánh quạt, buồng cánh bơm thường phải làm bằng vật liệu có tính chống
ăn mịn cao nhưng tuổi thọ vẫn thấp: với cánh quạt hút khí flo làm bằng SUS304; SUS316L
tuổi thọ từ 1÷2 tháng làm việc liên tục; với bơm bùn apatit làm bằng gang hợp kim tuổi thọ
khoảng 3 tháng làm việc.
Chống ăn mòn là nhiệm vụ rất quan trọng và cần thiết trong công nghiệp nhằm nâng cao hiệu
quả hoạt động kéo dài tuổi thọ của các chi tiết máy trước sự phá hủy của môi trường, đặc biệt

là mơi trường hóa chất khắc nghiệt.
Một trong những phương pháp bảo vệ chống mòn và ăn mòn cho thiết bị máy móc làm việc
trong mơi trường hóa chất khắc nghiệt đó là lớp phun phủ nhiệt [1] nhằm ngăn cách lớp phủ
và đảm nhiệm 2 tính năng: chống mịn cơ học và chống ăn mịn hóa học. Nhiều cơng trình
trên thế giới tập trung nghiên cứu tạo ra những lớp phun phủ nhiệt tốt hơn để bảo vệ thiết bị
làm việc trong môi trường khắc nghiệt.
Ở Việt Nam, trong những năm gần đây, phun phủ là một lĩnh vực công nghệ bắt đầu được
nhiều ngành và các công ty ở Việt Nam quan tâm đến. Tuy nhiên đây vẫn còn là một lĩnh vực
mới. Số cán bộ khoa học cơng nghệ nghiên cứu về lĩnh vực này cịn rất ít, số thiết bị phun cịn
hạn chế. Các cơng trình nghiên cứu mới chỉ tập trung vào các lớp phủ nhiệt chịu mài mịn cơ
là chủ yếu, rất ít những cơng trình nghiên cứu về lớp phun phủ nhiệt chống mịn trong mơi
trường hóa chất. Việc nghiên cứu nhằm tạo ra lớp phủ có khả năng chống mịn cơ học và
chống ăn mịn hóa học bảo vệ chi tiết máy làm việc trong mơi trường ăn mịn khắc nghiệt là
tính cấp thiết của đề tài luận án.
Cacbit silic (SiC) được biết đến như một vật liệu đặc biệt ứng dụng vào lớp phủ cho thiết bị
làm việc trong môi trường ăn mịn. Vật liệu có khả năng chịu mài mòn và chống ăn mòn rất
tốt nhưng các nghiên cứu về lớp phủ này vẫn còn hạn chế và gặp phải những khó khăn nhất
định.
Luận án: “Nghiên cứu cơng nghệ phun phủ phủ plasma tạo lớp phủ cacbit silic lên bề mặt
thép để bảo vệ chống ăn mịn trong mơi trường a xít chứa flo” là cơng trình nghiên cứu mới
trong nước về lĩnh vực này, rất có ý nghĩa khoa học, đáp ứng tích cực vào nhu cầu sử dụng
cấp thiết trong nước.

1


2. Mục tiêu nghiên cứu
- Tạo ra được lớp phủ plasma SiC-Cu lên bề mặt thép C45.
- Nghiên cứu một số tính chất quan trọng của cơng nghệ tạo lớp phủ plasma SiC-Cu lên bề
mặt thép để ứng dụng bảo vệ chống ăn mòn cho các chi tiết máy làm việc trong môi trường

chứa flo.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
Lớp phủ plasma SiC-Cu/C45. Khảo sát sự ảnh hưởng của các thông số bột về kích thước hạt,
tỷ lệ phối trộn và 3 thơng số cơng nghệ phun: cườngdịng điện I, khoảng cách phun L, lưu
lượng cấp bột M đến chất lượng lớp phủ làm việc trong môi trường axit chứa flo.
3.2. Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu công nghệ tạo lớp phủ plasma SiC-Cu trên nền thép bảo vệ chống mòn
cho chi tiết máy làm việc trong mơi trường axít chứa flo: đánh giá một số chỉ tiêu điển
hình và ảnh hưởng của các thơng số công nghệ phun phủ plasma đến chất lượng lớp phủ để
thiết lập bộ thông số công nghệ tạo lớp phủ SiC – Cu trên nền thép, bao gồm:
- Những chỉ tiêu cơ bản của lớp phủ cần khảo sát, đánh giá:
+ Chiều dày lớp phủ
+ Độ bền bám dính.
+ Độ xốp.
+ Độ cứng.
+ Khả năng chống ăn mòn của lớp phủ trong mơi trường a xít chứa flo.
- Các thơng số cơng nghệ ảnh hưởng chính:
+ Kích thước hạt phun - W (µm).
+ Tỷ lệ phối trộn bột (hàm lượng thành phần bột) - S (%).
+ Cường độ dòng điện - I (A).
+ Khoảng cách phun - L (mm).
+ Tốc độ cấp bột - M (g/ph).
4. Ý nghĩa khoa học của luận án
- Nghiên cứu đưa ra được tỷ lệ phối trộn SiC-Cu hợp lý đảm bảo quá trình hình thành lớp phủ
đạt chất lượng cơ bản làm cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo.
- Xác lập được bộ thông số công nghệ phù hợp cho việc tạo lớp phủ plasma SiC-Cu lên bề
mặt thép.
- Xử lý số liệu bằng qui hoạch thực nghiệm Taguchi, Quy hoạch thực nghiệm tồn phần và

phân tích ANOVA đánh giá mối quan hệ giữa các thông số công nghệ và các chỉ tiêu chất
lượng đạt được.

2


5. Đóng góp mới của luận án
- Xây dựng được công nghệ phun phủ plasma SiC- Cu trên nền thép C45 có khả năng chống
ăn mịn, mài mịn cho chi tiết máy làm việc trong môi trường axit chứa flo.
- Cải tiến phương pháp công nghệ phun plasma trong không khí bằng phun plasma trong khí
bảo vệ Ar.
- Thiết kế, chế tạo và thử nghiệm thiết bị kiểm tra mòn hỗn hợp theo điều kiện thực tế để đưa
ra phương pháp đánh giá mòn tổng hợp bằng sự giảm trọng lượng theo thời gian.
- Hoàn thiện lớp phủ SiC/Cu trên bề mặt thép bằng thẩm thấu PTFE nâng cao khả năng bảo
vệ chống ăn mịn trong mơi trường chứa HF.
6. Ý nghĩa thực tiễn
- Kết quả nghiên cứu của luận án góp phần tạo ra giải pháp bảo vệ chống mịn cho các thiết
bị, cơng trình làm việc trong mơi trường có ăn mịn hóa chất, cụ thể là tạo lớp phủ bảo vệ lên
cánh quạt và cánh bơm làm việc trong môi trường chứa flo tại nhà máy Supe phốt phát và hóa
chất Lâm Thao.
- Góp phần nâng cao trình độ, bổ sung tài liệu kỹ thuật cho nghành công nghệ phun phủ nước
nhà.
7. Bố cục luận án
Chương 1: Tổng quan về lớp phủ nhiệt chống ăn mòn
Chương 2: Công nghệ chế tạo lớp phủ plasma SiC trên nền thép
Chương 3: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu
Chương 4: Chế tạo, phân tích, đánh giá các lớp phủ plasma SiC trên nền thép
Chương 5: Xác định bộ thông số công nghệ cho phun phủ plasma SiC-50Cu trên nền thép
C45

3


Chương1.TỔNGQUANVỀLỚPPHỦNHIỆTCHỐNGĂNMỊN
1.1. TìnhhìnhnghiêncứuvềlớpphunphủnhiệtởViệtNam
Ở Việt Nam, cơng nghệ phun phủ nhiệt đang trong giai đoạn nghiên cứu, ứng dụng các thành quả của thế giới, do vậy
việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ phun phủ sử dụng thiết bị tiên tiến một cách có hiệu quả và đưa ra các thơng số
cơng nghệ phù hợp, giúp nâng cao chất lượng lớp phủ đáp ứng được yêu cầu sử dụng là đòi hỏi bức thiết của thực tiễn
sảnxuất.
Đã có một số nghiên cứu và ứng dụng công nghệ phun phủ nhiệt như: liên doanh dầu khí Vũng Tàu (Vietsovpetro);
Cơng ty cơ khí MAR 60 - Thủy lợi, Viện nghiên cứu cơ khí; Viện năng lượng – mỏ; Viện cơng nghệ bộ quốc
phịng,.vv…đãứngdụngcơngnghệphunhồquangđiệnđểtạolớpbềmặtchốnggỉAl,Zn.Cáccơsởnhưcơngtysửa
chữa Thủy lợi.Viện kỹthuậtgiao thơng;CơkhíQuangTrung;Đạihọc BáchkhoaHàNội;NhàmáyCơkhíĐạmHà
Bắcđãphunlớpchốngmàimịntừdâythépcácboncao,dâythépmangan,thépCr-Ni,…
Một số đơn vị, tổ chức, nhà trường đã và đang tập trung nghiên cứu về phun phủ như: phun nổ, phun Plasma (Viện
Cơng nghệ Bộ quốcphịng; viện nghiêncứucơ khí)phunnhiệtkhí(ĐHBKHàNội,Việnnghiêncứucơkhí), phunnổ
(Việncơkhínănglượngmỏ),phunphủchânkhơngPVD(TrườngĐHBKHàNội),nghiêncứuphunphủPlasma
- chân khơng – TINA (Viện nghiên cứu ứng dụng công nghệ) - Nghiên cứu ứng dụng vật liệu mới cho công nghệ
phun phủ (Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội;PhunHVOF (Việnnghiêncứucơ khí, cơngtyQuang Khánh- Vũng
Tàu, cơng ty Mai thủy, Công ty Việt Mỹ)… tập trungnghiên cứu, ứng dụng cơng nghệ phunphủnhiệtđể phục hồi chi
tiếttrụcchínhcủacácthiếtbịquantrọnglàmviệctrongmơitrườngmàimịncơhọclàchính.
Mộtsốcơngtrìnhnghiêncứuđiểnhình:
Đề tài, mã số KC 05.10. 2006, tác giả Uông Sỹ Áp [2], nghiên cứu xác định độ chịu mài mòn và lớp phủ bột hợp kim
ZRO-182 trên nền vật liệu nimonic 263 (được sử dụng chế tạo ống vòi voi trong các nhà máy nhiệt điện) có lớp phủ
trung gian bột hợp kim NiCrAlY, kết quả cho thấy độ bám dính với kim loại nền đạt 378 kG/cm2, độ xốp lớp trung
gian2%,cáckếtquảnghiêncứumớichỉdừnglạiởmứcphịngthínghiệm.
Đề tài, mã số 256-08 RD/HĐ-KHCN [4] do Viện nghiên cứu thiết kế máy nông nghiệp và chủ nhiệm đề tài Nguyễn
Quốc Vũ thực hiện, nghiên cứu độ cứng, độ chịu mài mòn lớp phủ bột cacbit crom 75Cr3C2-25NiCr bằng phương
pháp phun Plasma với tốc độ quay của lô sấykhoảng 39,93m/phút, tốc độ dịch chuyển đầu phun 2,5mm/vịngquay
lơ sấy, kết quả so sánh các tính chất của lớp phủ bằng vật liệu cacbit crom với lớp mạ crom cứng cho thấy độ cứng bề

mặt lớp phủ, khả năng gia công sau khi phủ, khả năng chịu mài mòn của lớp phủ tốt hơn nhiều so với lớp mạ crom
cứng,đồngthờicókhảnăngchịumàimịngấp2,5lầnsovớilớpmạcromcứng.
Đềtài,mãsố01C-01/04-2009-2,dochủnhiệmđềtàiĐinhVănChiếnthựchiện[5]cónộidungnghiêncứuảnhhưởng
của vận tốc phun, khoảng cách phun, lưu lượng phun đến độbềnbám dính, độxốp lớpphủ bộthợpkim NiCr trênnền
trục thép 40Cr bằng phương pháp phun HVOF, để phục hồi trục khuỷu xe tải CAT 773E. Kết quả nghiên cứu ứng
dụngchosảnphẩmcótuổithọtănggấp4lầnvàgiáthànhchỉbằng30%sovới

4


mua mới. Ngoài ra tác giả và cộng sự cũng nghiên cứu ảnh hửởng tốc độ phun đến sự hình thành, độ bền bám dính và
độxốplớpphủtrongcơngnghệphunnày.
Liênquanđếnlĩnhvựcnàycóthểliệtkêmộtsốcơngtrìnhnghiêncứunhư:
LụcVânThương vàHồngVănChâu[6],“nghiêncứuứngdụngcơngnghệphunphủplasmavậtliệuhợpkim-gốm
tăng độ bền mịn, chịu mài mịn của trục chính máy khoan, doa CNC và một số chi tiết máy”.Giới thiệu phun phủ

plasma với bột WC, ZRO - 182, với liên kết bám dính là bột Ni164-2 vào việc phục hồi và làm mới các chi
tiết máy làm việc trong điều kiện chịu mài mịn, chầy xước
Luậnán,TrầnVănDũng[7]:“Nghiêncứuứngdụngcơngnghệphunphủđểnângcaochấtlượngbềmặtchitiếtmáy”;
Phạm Văn Liệu [8]: “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ đến chất lượng phục hồi bề mặt trục có
hìnhdángphứctạpbịmịnbằngcơngnghệphunphủ”.
Ngũn Mạnh Tuế [9]: “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ phun nổ vào việc phục hồi một số chi tiết trong thiết bị dầu
khí”.
HồngThànhLong[10]:“Nghiêncứpdụngcơngnghệphunnổvàoviệcphụchồimộtsốchitiếtmáyvàthiếtbịmỏ
dùngtrongkhaithácthanvùngQuảngNinh”.
Ngũn Thế Luân [11]: “Ứng dụng công nghệ phun phủ để phục hồi trục khuỷu bị mòn của máy Gạt CAT – D7R
dùngtrongCôngtycổphầnthanĐèoNai–TKV”;
Nguyễn Mạnh Khương [12]: “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ phun phủ phục hồi bề mặt bị mòn của trục cam xe Ơ
tơKomatsuHD465-7ởCơngtythanCaoSơn–TKV”.

Ngơ Xn Cường [3], Nghiên cứu chế tạo lớp phủ tổ hợp lên bề mặt chi tiết chống mài mịn, ăn mịn trong
các mơi trường hóa chất khắc nghiệt chứa flo, Báo cáo đề tài cấp Bộ Công thương, Mã số 002.16.PTNTĐ/
HĐ-KHCN, 2016. Đề tài này của chính tác giả, đã thu được một số kết quả nhất định về lớp phủ chống ăn
mịn trong mơi trường hóa chất chứa flo.
Nhậnxét
Nhìn chung các nghiên cứu trong nước phần lớntậptrung vàolớp phủnhiệt chống mịnvà cũng có mộtsố nghiên cứu
về phun phủ nhơm, kẽm bảo vệ chống mịn cho giàn khoan dầu khí. Rất ít những cơng trình nghiên cứu về lớp phủ
chống mịn cho các thiết bị, cơng trình làm việc trong mơi trường hóa chất khắc nghiệt. Chưa có cơng trình nghiên cứu
nàonghiêncứusâuvềlớpphủplasmaSiC-Culênnềnthép.
1.2. Tìnhhìnhnghiêncứuvềlớpphunphủnhiệttrênthếgiới
1.2.1. Tìnhhìnhnghiêncứuvềphunphủnhiệttrênthếgiới
Cơng nghệ Phun phủ đã và đang phát triển mạnh ở các nước tiên tiến như Mỹ, Nhật, Nga, Anh, Pháp, Đức, Thụy Sĩ,...
Ởcácnướcnàycónhững dâychuyềncơngnghệcao,đãthànhcơngtrongviệctạoracáclớpphủcótínhchấtđặcbiệttừ
các loại vật liệu như: gốm, các loại cacbit, hợp kim... được sử dụng phun phủ kim loại cho mục đích chống mịn và bảo
vệ chống ăn mịn các kết cấu thép và cho nhiều mục đích khác. Năm 1987 ở Mỹ, việc chế tạo lớp phủ ceramic bằng
côngnghệphunPlasmađạtgiátrịtrên2tỷUSD[14].

5


Các cơng trình liên quan đến phun phủ nhiệt được cơng bố trong các tạp chí như là Cơng nghệ phun phủ (ASM
International), Công nghệ phun phủ bề mặt (Elsevier), Kỹ thuậtbề mặt (Maney) và một số tạp chíkhác. Hàng năm đều
có các hội nghị quốc tế về chuyên ngành này như: Hội nghị công nghệ xử lý nhiệt nhiệt quốc tế (ITSC), Hội nghị RIPI,
Hội nghị quốc tế về luyện kim và phun phủ. Các hiệp hội như: Hiệp hội phun phủ nhiệt Mỹ (ASM/TSS) và Hiệp hội
phunnhiệtchâuÂu(ETSA); HiệphộiphunphủnhiệtNhậtBản(JTSS);đềuhoạtđộngtrongviệcthúcđẩykhoahọcvà
công nghệ phun phủ nhiệt trên toàn thế giới. Ở các nước tiên tiến đềucócác viện nghiêncứu –các hiệphội: (ATSS); có
tạpchíriêngvàtiêuchuẩnchochunngànhnàynhưVDE,VDMA,…mộtsốhãngnổitiếngvềthiếtbị,vậtliệuphun
phủ như: Plasma Technique, Castolin (Thụy sĩ); Metco Plasmaday, Dressez, Avko (Mỹ); Nobel - Brocl (Pháp); Ecia
Ghiken (Nhật); Arcosse (Bỉ); Volvoflemotor (Thụy điển)...với các dây chuyền cơng suất cao, có thể lên tới khoảng một
tấn vật liệu phun trong một ngày. Có thể nói rằng, cơng nghệ phun phủ nhiệt đang ngày một phát triển mạnh mẽ. Xu

hướng phát triển cua cơng nghệ phun phủ hiện nay đó là: Cơng nghệ vật liệu mới, thiết kế súng phun mới và hệ thống
điềukhiểnthiếtbịthơngminh.Đãcónhiềucơngtrìnhnghiêncứuvềphunphủnhiệtđượccơngbố:
Alton và đồng nghiệp đã cơng bố sử dụng chất epoxy pha lỗng cho phép kết dính để bảo vệ các lớp phủ bằng phương
phápphunHVOFnhằmtăngtínhchốngănmịn,chốnggỉ,epoxylàmtăngkhảnăngtínhbềncủalớpphủ[15].
Nilsson và đồng nghiệp [16] đã nghiên cứu ra một loại vật liệu mới cho phun phủ khi áp dụng cho khuôn trong ngành
thủy tinh, loại vật liệu mới này là một bột hợp kim, thành phần gồm: carbon 2,2-2,85%; silicon 2,1-2,7%; boronl0,210,7%;sắt1,3-2,6;crom5,7-8,5%;vonphram32,4-33,6%;cobalt4,4-5,2%;cònlạilàNi.Loạivậtliệumớinàychophép
nângcaođộbềnvàtuổithọcủavậtliệunền.
Warren Nelson và đồng nghiệp [17] đã nghiên cứu về độ xốp khi phủ 2 lớp vật liệu MCrAlY/polyester bằng phương
phápphunHVOF,kếtquảchothấykhiphủ2lớpsẽlàmtuổithọcủalớpphủvàtuổithọcủavậtliệunềntăng.
Marcus Kennedy và đồng nghiệp [18] đã nghiên cứu lớp phủ bột một pha gồm các thành phần Fe, Cr, V cho Piston
trongđộngcơđốttrongtheophươngphápphunHVOFđểtăngtínhchịumàimịncủaPiston.
Picas và đồng nghiệp [19] đã nghiên cứu và sosánhlớpphủ CrNi20khi thực hiệnbằngphương phápphun HVOF lên
piston và van so với phương pháp mạ Crôm cứng thông thường, kết quả cho thấy độ cứng của lớp phủ tốt hơn so với
mạ Cr, các kết quả về cấu trúc tế vi lớp phủ và khả năng chịu ứng suất là rất khả quan và có thể thay thế cho phương
phápmạCrơmtruyềnthống.
La Barbera-Sosavà đồngnghiệp[20]đã nghiêncứusosánhcấutrúc tế vi, độcứngvàmơđunđànhồikhảosáttrên2vị
trí của lớp phủ Ni- base lên vật liệu nền SAE 1045, kết quả cho thấy các giá trị mô đun đàn hồi xác định trên mặt cắt
ngang của các lớp phủ cao hơn so với giá trị mô đun đàn hồi trên bề mặt, từ đó thấy rõ tính khơng đẳng hướng của cấu
trúclớpphủ.
Taha-alvàđồngnghiệp[21]nghiêncứuvềảnhhưởngcủaWCtớiứngsuấtdưkhiphủbằngtialasertheophươngpháp
phun HVOF, các tác giả đã nghiên cứu lớp phủ kim cương 1005 có các hạt WC lên thép 304 bằng các biện pháp gia
tăngnhiệtđộvàgradient

6