金属喷涂、堆焊与修复

金属喷涂工艺与设备 冷喷涂Au纳米粒子在金属表面沉积过程的分子动力学模拟；降低热喷涂涂层孔隙率的方法；电弧喷涂铝基涂层耐腐蚀性能；电弧喷涂技术在转炉烟罩水冷壁防护上的应用；制备低孔隙超细涂层的高速电弧喷涂枪……     

热喷涂Fe基非晶涂层耐腐蚀性与孔隙率研究进展

热喷涂Fe基非晶合金涂层的综合性能优异,特别是在耐磨、耐腐蚀方面具有传统晶体材料无可比拟的优势,因而广泛应用于材料表面的防护领域。然而热喷涂涂层为典型的层状结构,涂层内部会存在一定量的孔隙,致使涂层耐腐蚀性能下降。首先介绍了热喷涂Fe基非晶涂层的腐蚀机理及其影响因素,总结了热喷涂涂层孔隙产生的机制、分类和影响因素。接着重点介绍了孔隙与热喷涂Fe基非晶涂层耐腐蚀性之间关系的研究进展。最后,通过对热喷涂涂层的形成过程与孔隙形成机理进行分析,粒子铺展变形能力差是显著影响涂层形成时粒子相互嵌套叠加和变形能力的主要原因。所以,Fe基非晶涂层可以从改变喷涂粉末成分和粒度、第二项粒子加入及喷涂工艺参数优化等措施,来改善粒子铺展变形能力,提高致密度。采用激光快速表面重熔技术对涂层微表层进行快速重熔处理,同样可以达到降低涂层孔隙率、提高涂层耐腐蚀性的目的。     

等离子喷涂纳米与微米YSZ热障涂层的孔隙结构比较

采用定量分析技术,分析了相同等离子喷涂工艺制备的微米及纳米YSZ热障涂层的孔隙结构,结果表明:纳米涂层的孔隙率低于微米涂层;两涂层的孔隙大小和形状分布规律相似,纳米涂层以直径在1～10μm之间的孔隙含量最多,而微米涂层则以直径大于10μm的孔隙比例最大;纳米YSZ涂层中等轴孔隙含量明显大于微米YSZ涂层.这些结果说明,粉末尺寸对等离子喷涂热障涂层的孔隙结构有着明显的影响.     

冷喷涂制备防腐涂层研究现状

针对海洋环境中各类钢铁构件日益严重的腐蚀现状,鉴于传统热喷涂技术无法解决涂层孔隙率高、热应力大等缺陷,冷喷涂技术制备防腐涂层受到国内外越来越多学者的关注。在分析大量文献的基础上,对冷喷涂制备防腐涂层的研究现状进行了分类和总结。首先,对比传统热喷涂技术特点,指出冷喷涂技术制备金属涂层、复合涂层以及非金属防腐涂层的优势和可行性,同时从电化学腐蚀角度揭示金属涂层和复合涂层的防腐机理,并简述了前人对非金属涂层防腐机理的各种合理分析。其次,从涂层孔隙率、电化学性质(包括自腐蚀电位、腐蚀电流等)以及特定应用环境下的腐蚀试验等防腐性能表征入手,归纳了冷喷涂制备的金属涂层、非金属涂层以及复合涂层等研究成果,并发现冷喷涂制备防腐涂层技术正在逐渐走向成熟,相对于金属和复合涂层,非金属涂层正在从实验室研发阶段向工业应用过渡。最后,分析了冷喷涂制备防腐涂层当前存在的主要问题和应用前景。     

冷喷涂纯铝涂层耐腐蚀性能研究

目的研究冷喷涂纯铝涂层耐中性盐雾腐蚀性能,为冷喷涂技术在海洋大气防腐环境中的应用提供理论依据。方法采用冷喷涂技术在30Cr Mn Si A钢基体上制备纯铝涂层,利用金相组织分析、XRD衍射分析、电化学测试、中性盐雾试验等技术方法,考察冷喷涂涂层试样的耐腐蚀性能及其影响因素。结果冷喷涂涂层十分致密,随着喷涂温度和压力的不断提高,涂层的致密度不断增加,在喷涂温度为500℃、喷涂压力为1.2 MPa、喷涂距离为25 mm及工作气体为氮气的工艺条件下,纯Al涂层的孔隙率为0.5%,涂层中无氧化物存在,能够有效隔绝腐蚀介质和基体,为基体提供物理腐蚀防护。纯Al涂层的腐蚀速率为4.935×10?7 A/cm2,并作为阳极为基体提供电化学腐蚀防护,中性盐雾试验1440 h后无腐蚀。腐蚀形貌分析表明,在表面钝化膜防护及腐蚀产物的封闭作用下,冷喷涂纯铝涂层具有优异的耐腐蚀性能,虽然发生一定腐蚀,但腐蚀速率较小,表面质量良好,可以作为长效防腐涂层。结论冷喷涂纯铝涂层具有优异的耐腐蚀性能,可以为钢铁材料提供长效效防护。     

粉末粒径对等离子喷涂YSZ涂层孔隙结构的影响

目的研究粉末粒径对等离子喷涂YSZ涂层孔隙结构的影响。方法针对两种粒径的YSZ粉末,采用大气等离子喷涂方法制备了热障涂层并进行高温热循环处理。通过定量金相技术,分析两种涂层孔隙结构的差异及其在热循环过程中的演化规律。结果 45~60μm YSZ粉末制备的涂层的热循环寿命比15~25μm粉末制备的涂层高40%。两种涂层的孔隙结构具有明显差异。喷涂态时,粗粒径粉末涂层的孔隙率高于细粒径粉末涂层,两种涂层的孔隙朝向特征相似。预热处理后,两种涂层的孔隙率有所降低,然后随着热循环次数的增多又逐渐增大。热循环后,细粒径粉末涂层中,水平朝向的孔隙比例约为涂层总孔隙的三分之二,而粗粒径粉末涂层中则是垂直孔隙的比例高于水平孔隙。涂层中孔隙含量随其朝向角度的累积变化符合S型增长规律。喷涂态涂层的累积曲线形状相似,而热循环后,两种粒径制备的涂层的S型曲线向两个相反的方向偏移。结论粗粒径YSZ粉末制备的热障涂层抗热循环性能优于细粒径粉末制备的涂层。涂层中孔隙含量随其朝向角度的累积变化曲线的形状,反映了两种粒径制备涂层的孔隙朝向特征的差异。     

热喷涂 Mo 及 Mo 基复合涂层研究进展

热喷涂Mo及Mo基复合涂层因熔点高、硬度高、耐磨损、耐腐蚀及高温性能稳定等诸多特点,而广泛应用于机械零件生产及表面修复。随着以资源有效利用和机械产品再制造为一体的可持续发展战略不断推进,此类涂层将拥有更为广阔的应用前景。首先介绍了国内外在热喷涂Mo及Mo基复合涂层方面的研究发展和应用现状;随后依据热喷涂技术的发展历程,分别总结论述了不同热喷涂技术,即火焰喷涂(普通火焰喷涂、高速火焰喷涂)、等离子喷涂(普通等离子喷涂、超音速等离子喷涂、微束等离子喷涂、低压等离子喷涂)及电热爆炸喷涂中,Mo及Mo基复合涂层的制备工艺、涂层性能特点及存在的问题;接着指出了热喷涂Mo及Mo基复合涂层在新概念武器、航空航天等高科技领域的应用前景。最后,就进一步拓展Mo及Mo基复合涂层在贫油减摩、高温高速耐磨、高温耐腐蚀及氧化等复杂环境下的应用范围,结合热喷涂技术的研究热点及发展方向,指出了未来热喷涂Mo及Mo基复合涂层在材料组分设计和工艺优化研究中应重点关注的方面。     

反应等离子喷涂 TiN 涂层的研究进展

TiN具有硬度高、韧性好、摩擦系数小、化学性能稳定等优点,广泛应用于刀具、装饰、表面防护等领域。目前制备TiN涂层的方法有很多,如气相沉积、热喷涂、电镀等,反应等离子喷涂则是最常用的金属-陶瓷复合涂层制备方法。概述了反应等离子喷涂技术的基本原理和分类,包括反应等离子喷涂涂层的形成过程及工艺的优缺点。综述了反应等离子喷涂TiN涂层的喷涂工艺及性能的研究进展,包括涂层的制备方法(原位合成法、烧结破碎法)和性能特点,重点分析了涂层的力学性能、耐磨损性能、耐腐蚀性能,并提出了可以依靠热处理工艺或封孔技术来提高涂层的耐腐蚀性能。依据实验和查阅的文献,反应等离子喷涂结合了自蔓延高温合成技术和等离子喷涂技术,可以制备质量优良的厚TiN涂层(500μm),是一种新型的低成本涂层制备技术,但是反应等离子喷涂制备TiN涂层存在孔隙率较高(5%~10%)、结合强度较低(50 MPa)的问题。分别从技术、设备、工艺、后处理四个方面总结了改善涂层质量的相应措施,展望了今后的研究发展方向。     

镁合金表面冷喷涂层防护研究进展

镁合金作为最轻质的金属结构材料,由于其密度低和比强度高等优良的物理和力学性能,在航空、航天、汽车以及电子等领域引起广泛关注。然而,镁合金化学性质活泼、耐腐蚀和耐磨损性差等缺点严重制约其进一步应用。近些年发展起来的冷喷涂技术,在固态下制备涂层,涂层致密且与基体结合良好,因此可为镁合金表面防护提供一种新的有效方法。主要综述了镁合金表面冷喷涂耐腐蚀涂层(纯铝、铝合金和复合材料涂层)和耐磨损涂层(合金和复合材料涂层),论述了影响冷喷涂层耐腐蚀、耐磨损以及其他力学性能(硬度和涂层/基体结合强度)的主要因素,包括杂质元素含量、合金种类以及复合材料涂层中陶瓷颗粒含量、尺寸和形貌等。对比了几种常用表面处理技术制备的纯铝涂层的耐腐蚀性能,并阐述了冷喷涂技术在镁合金表面防护方面的优势。此外,还分析了热处理对冷喷涂纯铝和复合材料涂层耐蚀性的影响。最后提出了目前冷喷涂技术在镁合金防护方面的局限性以及发展难题,对未来研究趋势进行了展望。     

汽车用镁合金的喷涂涂层的性能研究

采用电弧喷涂的方法在汽车用AZ31镁合金表面制备了一层防腐涂层,研究了喷涂电压、喷涂距离和热处理温度对喷涂涂层微观形貌和耐腐蚀性能的影响。结果表明,当喷涂电压为27.9 V,喷涂距离为150 mm时,喷涂涂层的孔隙率较低,涂层也较为致密,耐腐蚀性能最好;经400℃保温2 h后,涂层与基体的结合强度和涂层的耐腐蚀性能都得到明显提高。     

钢结构热喷涂长效防腐蚀技术的研究与发展

综述了热喷涂技术在钢结构长效防腐蚀方面的研究与发展概况。对锌、铝及锌铝合金涂层的耐蚀机理和防护特点作了比较,从国内外对长效防腐蚀涂层的耐蚀性研究、热喷涂防腐蚀材料的开发、防腐蚀喷涂工艺等方面阐述了该项技术的发展,指出了热喷涂长效防腐蚀技术存在的问题并对其发展前景作了展望。     

电弧喷涂Zn-Al伪合金涂层耐腐蚀性能研究进展

通过在钢基体表面制备涂层可以很好地延长钢铁材料的服役时间,减少因腐蚀造成的重大事故和人员伤亡。相较于传统的纯Zn涂层、纯Al涂层以及Zn-Al合金涂层,Zn-Al伪合金涂层能够为基体材料提供长久有效的腐蚀防护,在钢铁材料的腐蚀防护中具有巨大的应用潜力。简述了Zn-Al伪合金涂层电弧喷涂制备工艺的特点;介绍了Zn、Al、Zn-Al合金及Zn-Al伪合金涂层在模拟海洋环境下的腐蚀防护原理;在此基础上从组分、喷涂工艺参数(喷涂距离、喷涂电流和喷涂电压)、元素掺杂(Mg、Si及Re)及后处理工艺(封孔、激光重熔)等角度,论述了其对Zn-Al伪合金涂层耐蚀性的影响;讨论了Zn-Al伪合金涂层防腐体系在桥梁、海洋钢结构件、地下运输管道中的应用现状;最后总结了目前研究工作中存在的挑战,提出了电弧喷涂Zn-Al伪合金涂层尚需深入研究的重点问题,为提高钢铁材料使用寿命提供了参考。     

Study of Corrosion Behavior of Arc Sprayed Aluminum Coating on Mild Steel

In the current study, aluminum coating was deposited on mild steel by arc spraying. A well-adhered coating with low level of porosity was successfully obtained. To evaluate the corrosion behavior of the coating, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and polarization tests in 3.5% NaCl solution were carried out. The as-coated samples were also subjected to a 1500-h salt spray assay. Polarization tests indicated that the corrosion current density of the aluminum coating is more than that of bulk aluminum. This could be due to the penetration of the electrolyte through open pores, resulted in the acceleration of aluminum corrosion. EIS measurements showed that the corrosion performance of the coating is improved during a long time immersion and exposure to saline mist. This could be due to plugging of pores by corrosion products which hinder further penetration of the electrolyte through the coating. The results obtained indicated that twin wire arc sprayed aluminum coatings can reliably protect steel structures against corrosion in chloride-containing aqueous solutions.     

冶金严苛服役环境中热喷涂技术的应用现状及展望

以超音速火焰喷涂、大功率等离子喷涂等为代表的先进热喷涂技术,已成为冶金行业关键装备及部件在严苛服役环境下实现高温耐磨、耐腐蚀、抗结瘤、隔热等多功能化的关键技术.概述了不同热喷涂技术的基本原理及涂层特性,进而详细论述热喷涂技术在服役于严苛环境中的冶金关键设备(如连铸结晶器铜板、热镀锌铝锅组件及高温炉辊等)上的研究现状及应...     

等离子喷涂氧化铝基复合涂层研究进展

随着等离子喷涂技术的发展,等离子喷涂氧化铝基复合涂层在防腐蚀、耐磨损和航天航空等领域得到了广泛应用。首先简要介绍了新型等离子喷涂技术(激光等离子喷涂、悬浮液等离子喷涂和超音速等离子等)和主要喷涂工艺参数(喷涂功率、送粉方式和喷涂距离等),然后从改善涂层耐腐蚀性能的角度出发,阐述了第二相、喷涂工艺参数和后处理工艺对涂层气孔率的影响及与涂层耐腐蚀性能的关系。重点分析了硬度、喂料特征和激光熔覆技术对氧化铝基复合涂层耐磨损性能的影响,详述了影响硬度的因素,以及喷涂粉末特征和激光熔覆处理对复合涂层微观结构的影响。在电磁波吸收性能研究方面,论述了吸收剂含量、涂层厚度和多种电磁波吸收剂匹配以及喷涂参数的调整对等离子喷涂氧化铝基复合涂层吸波性能的影响。最后对以等离子喷涂技术制备性能更加优异的氧化铝基复合涂层提出了展望。     

Q235焊缝表面镍基合金熔覆层在NaCl溶液中的腐蚀行为

目的 采用激光、等离子熔覆技术在低碳钢焊缝表面制备镍基耐腐蚀涂层,提高钢管焊缝表面的耐蚀性能。方法 通过浸泡腐蚀、动电位极化法、交流阻抗法,研究不同试样在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的腐蚀行为。利用OM、SEM、EDS和XPS分析腐蚀试样表面、截面的微观组织和腐蚀产物成分。结果 采用激光、等离子熔覆技术均可制得成形良好、表面光滑、无宏观裂纹的涂层,且表现出良好的抗点蚀能力;等离子熔覆层晶粒相较于激光熔覆层晶粒更均匀、细小,析出的碳化物(Cr₂₃C₆、Cr₇C₃)、硼化物(CrB)等硬质点提高了涂层的硬度,对于抗蚀性有着积极的作用。试样的耐蚀性排序为等离子熔覆层>激光熔覆层>基体。浸泡失重腐蚀实验表明,基体、激光熔覆层、等离子熔覆层的腐蚀速率分别为0.182 9、0.125 6、0.102 7 g/(m²·h)。从极化曲线看出,激光熔覆层(-0.503 4 V)、等离子熔覆层(-0.546 6 V)的自腐蚀电位相较于基体(-0.858 4 V)发生了正移。基体、...     

等离子喷涂Cr2O3-8TiO2涂层的封孔处理

等离子喷涂技术在工业上得到越来越广泛的应用,但涂层的高孔隙率阻碍了该技术在耐腐蚀产品中的应用。采用环氧树脂和有机硅透明树脂剂两种封孔剂对等离子喷涂Cr_2O_3-8TiO_2涂层进行封孔试验,对环氧树脂采用常规和真空两种封孔工艺。用电化学和盐雾腐蚀试验比较了封孔和未封孔涂层的耐腐蚀性能,用扫描电镜(SEM)光学显微镜(OM)观察了腐蚀前后涂层的截面形貌。结果表明,封孔涂层的耐腐蚀性明显优于未封孔涂层。未封孔涂层在盐雾腐蚀240h后出现裂纹并发生剥落。     

Resistance of thermal-sprayed duplex coating composed of aluminum and 80Ni-20Cr alloy against aqueous corrosion

The development of corrosion-resistant sprayed coatings without sealing is required to increase the reliability of the thermal spray coating method and to expand the field of application for wet corrosion environments. The conventional wire flame-sprayed aluminum coating on steel without sealing has poor resistance against aqueous corrosion and has restricted practical use. A duplex coating composed of sprayed aluminum on an 80Ni-20Cr alloy undercoat exhibited sufficient resistance in a hot, near-neutral aqueous environment through a trial use in a vegetable oil process. In this paper, the mechanism of corrosion resistance of the duplex coating is investigated by electrochemical polarization measurements and electron probe microchemical analysis (EPMA) to examine the individual role of each layer and the change of the microstructure with time.     

铝合金表面电弧喷涂铝涂层工艺与性能

采用电弧喷涂工艺在6061铝合金基体表面喷涂高纯铝涂层,利用金相显微镜对涂层的组织进行观察,分析了基体与涂层的结合方式,测量了涂层的孔隙率.并采用质量分数为5%的NaCl溶液浸泡试验、盐雾试验和电化学试验,检验了涂层的耐腐蚀性.结果表明,利用电弧喷涂技术可以在6061铝合金基体表面形成均匀、致密、孔隙率低、结合良好的高纯铝涂层;高纯铝涂层耐腐蚀性较好,对铝合金基体起到了保护作用,涂层经过封孔工艺处理后保护作用更好.