图9中的极化测量试图分离在液态金属/加工气体界面形成的冲击表面氧化物 ， 对Eb产生粗糙度效应 。 在阴极恒电位保持(在?1.5 VAg/Agcl下保持10分钟)后 ， 为了阴极还原表面的Cr和Fe氧化物 ， 对打印和电抛光样品进行了侧向的动态电位测量 。 在OCP附近的电位处 ， 可以看到两个试样的冲击表面氧化物对动电位测量的影响 ， 显示电流密度的数量级下降 ， 这表明表面薄膜的损失提供了一些额外的被动响应(怀疑是加工过程中形成的Cr/Fe表面氧化物 ， 而不是图5中较厚的富含Si/Al/Mn的氧化物) 。
图9:阴极极化后击穿电位 。 对打印后的a和b电抛光样品进行阳极动态电位极化测量 ， OCP 1小时后(实线)或阴极静态电位保持在?1.5 VAg/AgCl(虚线) 。
去除氧化物后的打印样品(图9a中的虚线)显示 ， 与未进行阴极极化的实验相比 ， Eb减少 ， 这表明在PBF过程中形成的表面氧化物对打印表面的耐腐蚀性有一些有益的影响 。 这种变化可能是由局部腐蚀起始的粗糙度主导效应引起的 ， 然而 ， 关于粗糙度效应 ， 可能有几个潜在的、令人费解的因素 ， 如发生在粗糙表面上的IR势降效应 。 相比之下 ， 图9b中更光滑的电抛光样品在去除氧化物后(假设在阴极保持10分钟后完成) ， 其Eb没有变化 。 如果电流密度在Ecorr附近移到较低的值 ， 表明氧化物完全去除 ， 那么这进一步表明弯曲度和粗糙度控制 ， 在一级上 ， AM金属零件对局部腐蚀萌生的敏感性 。 Fathi等人观察到AM AlSi10Mg合金也有类似的反应 ， 表明与在NaCl溶液中短时间浸泡的抛光样品相比 ， 粗糙的打印状态具有更好的耐腐蚀性(更大的Eb) ， 这可能是由于AM过程中形成的表面氧化物造成的 。 然而 ， 在较长的浸泡时间下 ， 打印条件显示出较低的耐腐蚀性比地面条件 。
影响
打印后的表面形貌非常粗糙 ， 这与点蚀易感性的增加有很强的相关性 。 然而 ， 这项研究的结果令人鼓舞 。 研磨和电抛光是平滑平面表面粗糙度的可行选择 ， 并通过增加Eb降低凹坑引发的敏感性 ， 使其达到优于锻造316L的状态 。 研磨并不是抛光复杂AM零件(如桁架/晶格结构)的可行选择 ， 相比之下 ， 电抛光可以去除弯曲的凸起 ， 并有可能解决复杂几何形状的抛光问题 。 其中一些复杂形状的电抛光问题正在由其他小组如Urlea等人解决 。 他们已经证明 ， 如果在复杂形状的部件旁边建立阴极 ， 就可以为每个部件创建自定义阴极 ， 这样电抛光就可以更有效地进行 ， 并有望提高部件的公差极限 。
本研究中的其他表面处理方法提供了不同的结果 。 钝化的打印部分是平淡的 ， 提供最小的增加Eb 。 虽然可以对程序进行优化 ， 但增加坑敏感性的主要驱动力仍然是表面拓扑结构 。 翻滚抛光确实降低了Sa ， 然而 ， 剩余的悬垂特征仍然存在 ， 并可能导致坑易感性增加 ， Eb降低 。 也就是说 ， 通过额外的优化 ， 转鼓抛光可能是可行的 ， 可能会增加抛光时间 ， 以去除更多的材料 ， 从而完全去除扭曲的特征 ， 或者改变抛光介质 ， 以更有效地切割高纵横比的凹面 。 最后 ， 轮廓扫描策略/表面重熔(未进行参数优化)被证明只能显著提高顶部构建表面的耐蚀性 ， 对其他构建角度的粗糙度和腐蚀行为影响很小 。
本研究研究了粉末床熔焊(PBF) 316L不锈钢零件的打印表面 ， 在四个构建角度和几种表面处理(钝化、轮廓扫描策略/重熔、滚转抛光、电抛光和平面研磨)如何影响表面粗糙度和在静止0.6 M NaCl溶液中引发局部腐蚀的敏感性 。 主要结论是平均表面粗糙度(Sa)的增加导致击穿电位(Eb)的普遍降低 ， 这表明较粗糙的AM金属表面对局部腐蚀的易感性增加 。 Sa与构建角度有关 ， 无论表面处理如何 ， 下表皮样品取向时Sa值最大 ， 顶部取向时Sa值最小 。 这种构建角度依赖于部分熔融粉末粘附物的数量 ， 越悬垂的构建表面通常有更多的部分熔融粉末 。 Sa的增加和部分熔融粉末的数量也导致Eb的减少 ， 在所有表面处理中 ， Eb的值都是最低的 。 粗糙表面对局部腐蚀(低Eb)的敏感性增加源于亚稳态点蚀频率的增加和稳定坑蚀的关键电流密度的降低 。
本研究的其他关键结论是 ， 打印时表面钝化的影响对腐蚀敏感性的影响最小 。 添加轮廓扫描策略/表面重熔确实降低了Sa ， 无论构建角度如何 ， 在很大程度上减少了“附着”功能的总体数量 。 也就是说 ， 这些Sa的减少对Eb没有显著影响 。 与打印表面相比 ， 滚转抛光显示出Sa值的大幅降低 ， 与构建角度无关 。 然而 ， 相对于打印样品 ， Eb并没有显著增加 ， 因为滚转抛光未能去除弯曲的尖锐 ， 部分熔融的粉末 ， 这些特征是导致局部腐蚀易感的主要原因 。
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