等离子喷涂镍基涂层表面形貌的研究

采用HEPJ-100超音速等离子喷涂系统在Incoloy 800基体上制备Ni60A合金涂层。利用OLYMPUS MODEL GX41F金相显微镜对涂层形貌进行了观察,通过TUKON2500显微硬度计测量涂层和基体的显微硬度。结果表明:喷涂工艺参数对涂层的组织形貌和结合强度有很大影响,其主要影响因素包括喷涂功率、送粉速率、主气流量、喷涂距离。通过试验获得最优的参数,喷涂功率35 k W,送粉速率25 g·min~(-1),主气流量100 L·min~(-1),喷涂距离100 mm。通过试验得到的涂层组织更致密,结合强度好,且涂层硬度明显优于基体。     

参数对超音速等离子喷涂高炉风口Cr_2O_3-TiO_2涂层性能的影响

为了研制一种致密、结合强度高的高炉风口用Cr_2O_3-TiO_2复合涂层,研究了工艺参数对超音速等离子喷涂Cr_2O_3-TiO_2涂层结合强度和孔隙率的影响。确定了涂层致密度和结合强度最佳时的工艺参数。利用图形分析软件和涂层的截面显微组织照片计算涂层的孔隙率,通过拉伸实验测定涂层的结合强度。结果表明,随着喷涂参数(喷涂距离、喷涂功率、送粉率)的增大,涂层的结合强度先上升后下降,而涂层的孔隙率呈相反趋势。喷涂距离是影响涂层的孔隙率和结合强度的最主要因素,喷涂功率稍次之,送粉率的影响力最小。参数范围在喷涂功率64～66 kW、喷涂距离98～105mm、送粉率33～36 g/min时,涂层结合强度最高,孔隙率最低。     

反应等离子喷涂AlNbO4-Al2O3-NbOx复合涂层的研究

目的研究等离子喷涂Al-Nb_2O_5铝热体系制备的AlNbO_4-Al_2O_3-NbO_x复合涂层的组织、力学性能和摩擦磨损性能。方法以Nb_2O_5粉和Al粉为原料,通过喷雾造粒制备复合粉,采用等离子喷涂技术喷涂Al-Nb_2O_5复合粉体,利用复合粉的自反应制备出含有AlNbO_4、Al_2O_3和NbO_x的复合陶瓷涂层。利用扫描电镜、EDS和XRD检测和分析复合涂层的组织和物相。用显微硬度计测定复合涂层的硬度,并用硬度压痕法测量裂纹扩展能(Gc)。用销盘式磨损试验机测定涂层在无润滑条件下的摩擦磨损性能。结果 XRD分析可知,复合涂层由AlNbO_4、Al_2O_3和NbO_x相组成,SEM显示涂层为交替分布的层片状组织。在28~32 k W功率范围内,随着喷涂功率的升高,涂层的硬度增加,喷涂功率为32 k W时,涂层硬度最高,为912HV0.1。随着喷涂功率的升高,涂层的裂纹扩展能先升高后降低,喷涂功率为30 k W时,涂层的裂纹扩展能最大,为14.14J/m2。摩擦系数随功率的升高先降低后保持不变,28 k W时,涂层的摩擦系数为0.7~0.8,30 k W和32 k W时,涂层的摩擦系数为0.5~0.6。磨损量随喷涂功率的增加先降低后升高,喷涂功率为30 k W时,涂层的磨损量最小。磨损后的试样进行SEM检测发现有明显的犁沟、凹槽和剥落。结论涂层具有由AlNbO_4、Al_2O_3和NbO_x相组成的交替分布的多相层片状组织。喷涂功率为30 k W时,复合涂层的性能最好。复合涂层的主要磨损机制为磨粒磨损和疲劳磨损。     

结晶器CrZrCu板表面等离子喷涂NiAl涂层的结合机理、组织与性能

采用等离子喷涂方法在结晶器Cu Cr Zr合金表面制备了Ni Al打底层。用正交试验法研究了工艺参数对涂层结合强度的影响;利用SEM、EDS和XRD等分析测试手段研究了涂层的结合机理及组织结构。结果表明,在选定的工艺参数范围内,工艺因素对结合强度影响的主次关系为:功率送粉速率喷涂距离主气流量,最优工艺参数为喷涂距离120 mm、主气流量54.1 L·min-1、送粉速率30 g·min-1、功率20 k W,结合强度达48.99 MPa。喷涂时,Ni-Al间发生放热反应,在涂层中形成Al4Ni3、Al3Ni2和Al Ni3等金属间化合物。在界面处主要为Al,局部区域存在"微冶金结合",在"微冶金结合"区Al与基体中的Cu相互作用,生成Cu3Al2、Cu Al2和Cu Al等相。     

钛基微纳多级结构钽涂层的构建及其表面特征研究

采用等离子喷涂技术在医用纯钛基体表面构建出微纳米多级结构钽涂层。利用SEM、EDS和XRD分析微纳米多结构钽涂层的形貌、化学组成和物相组成,并根据ASTM C633-79评价涂层与基底的结合强度;采用牛血清蛋白(BSA)对比研究了钛基钽涂层与医用纯钛对照样表面的蛋白吸附行为。结果表明,在喷涂距离为110 mm、喷涂功率为30 k W时制备的钛基钽涂层具有典型微纳米多级结构特征,且与基体结合强度好、Ta相对含量高;蛋白吸附实验表明钛基钽涂层表面蛋白吸附量均高于医用纯钛对照样,具有良好的蛋白吸附能力。     

等离子喷涂制备铁基非晶涂层及其耐磨性

采用等离子喷涂的方法制备铁基非晶涂层,并对不同喷涂功率制备涂层的组织和耐磨性进行了分析。结果表明,3种功率制备涂层表面致密、孔隙率低,且具有较高的热稳定性、硬度和耐磨性。当喷涂功率为30 k W时,涂层非晶程度高;喷涂功率为35和40 k W时,涂层中有Fe2B和Mo6Co6C晶相出现,随喷涂功率增加,涂层硬度和摩擦因数升高,35 k W制备涂层的耐磨性最好。     

CuNiCoBe合金表面等离子弧喷涂Cr3C2-NiCr涂层

利用等离子弧喷涂技术在结晶器CuNiCoBe基体上制备了Cr3C2-NiCr涂层,采用正交试验法研究了喷涂工艺参数对涂层与基体结合强度的影响,对拉伸断面的形貌和涂层的显微结构进行了观察和分析.结果表明,影响Cr3C2-NiCr涂层与CuNiCoBe基体结合强度的主次因素依次为:送粉速率＞主气流量＞喷涂距离＞喷涂功率;经正交试验优化后的喷涂工艺参数为:喷涂距离90mm,主气流量56.6L/min,送粉速率20 g/min,喷涂功率25 kW;优化后,涂层与基体的结合强度可达18.5 MPa;涂层截面的显微硬度分布符合正态分布.     

不同工艺参数下超音速等离子喷涂层界面结合行为及其分形特性∗

随着研究不断深入，分形几何可以用来描述涂层的表面形貌和复杂性，分形维数可实现形貌结构的定性描述向定量表征转变。为研究超音速等离子喷涂层界面结合行为与其分形维数之间的关系，采用对比试验研究喷涂距离、喷涂电流等工艺参数对涂层结合界面形貌和结合强度的影响，并引入分形理论对界面结合行为进行定量表征，进而探究结合界面形貌、结合强度、分形维数三者的对应关系。结果表明：相比于喷涂电流，喷涂距离对分形维数的影响更为显著。当喷涂距离为 80 mm 和 100 mm 时，随着喷涂电流从 400 A 增大到 500 A，分形维数呈先减小后增大趋势，最小为 1.115 0；当喷涂距离为 120 mm 时，粒子在等离子焰流中的飞行时间增长，随电流增大，涂层界面分形维数则先增大后减小。界面分形维数与涂层结合强度之间存在着正相关的对应关系。当分形维数在一定范围内呈增大趋势时，涂层 / 基体结合界面处孔隙减少、结合强度增大。 因此，涂层 / 基体结合行为的分形特性研究对评价涂层质量具有重要意义。     

等离子喷涂镍基合金涂层的工艺优化

采用等离子喷涂工艺在GCr15钢基体上制备Ni60B合金涂层.通过正交试验法分析了喷涂工艺参数对涂层的结合强度的影响.其影响顺序自强至弱依次为功率、送粉速率、主气流量、喷涂距离.在功率为30 kW、送粉速率为30 9·min-1、主气流量为75 L·min-1、喷涂距离为105 mm时,涂层结合强度最高,达到59.311MPa.相结构分析结果表明,涂层材料未发生明显改变,保持了原始粉末性能.SEM观察结果表明,优化后的涂层组织更加紧密,质量明显提高.     

粉末粒径对低压等离子喷涂厚W涂层的影响

采用低压等离子喷涂(LPPS)技术,用2种不同粒径的粉末,在铜基体上制备了厚度为0.7 mm以上的W涂层.通过扫描电镜(SEM)研究了涂层的微观形貌,并对粉末对W涂层的显微结构、结合强度、氧含量及热导率的影响进行了探讨.结果表明:细小粒径W粉所制备的W涂层孔隙率较低,但涂层存在明显的分层;粗粉所制备的W涂层结构均匀,涂层的内聚力与热导率分别达到了38 MPa和98.06 W/m·k,远高于细W粉涂层的23 MPa和75.36W/m·k.细W粉涂层较低的性能和其严重的分层有关.     

工艺参数对模具复合粉末冷喷涂涂层性能的影响

采用不同的工艺参数进行了H13钢模具的Cr-25%Sr-0.5%RE复合粉末冷喷涂实验,并进行了涂层厚度、降低涂层孔隙率、提高涂层的结合强度和耐磨损性能的测试与对比分析。结果表明,随载气温度从350℃升高至550℃、喷涂距离从15mm增加至30mm,模具涂层的初始摩擦系数保持0.1左右、平稳时摩擦系数先减小后增大、摩擦寿命先延长后缩短、涂层厚度先增大后减小,涂层孔隙率先减小后增大;其优选的载气温度为450℃、喷涂距离为25mm。     

钛合金表面生物陶瓷覆层的制备

用CaHPO4·2H2O和CaCO3制备羟基磷灰石粉末,以钛合金Ti6A14V为基材,采用等离子喷涂在不同喷涂距离和喷涂功率下制备羟基磷灰石涂层.结果表明:(1)随着喷涂功率的提高,颗粒的熔化程度提高,涂层与基体的结合强度增强;但同时涂层中的分解程度增加,出现了Ca4(PO4)3等第二相和杂相;增大喷涂距离可使涂层非晶化增强.(2)添加稀土元素可改善涂层的组织结构和界面的结合状况,并且有利于获得细小的晶粒.     

基于划痕实验激光重熔Ni基WC金属陶瓷涂层强度分析

目的进一步提高以45#钢为基体的等离子喷涂Ni基WC金属陶瓷涂层综合性能。方法采用不同激光重熔工艺参数对涂层进行处理,通过划痕实验测定涂层的内聚强度和与基体的结合强度,前者由划痕实验中的锥形投影面积确定,内聚强度与锥形投影面积成反比,后者根据划痕仪反馈数据临界载荷L_c确定。结果 300 W激光重熔后,涂层锥形投影面积A为101,小于重熔前的276,即涂层内聚强度提高。激光重熔后的临界载荷L_c为68 N,大于重熔前的45 N,涂层与基体的结合强度增大。300、800、1200 W激光功率下,涂层锥形投影面积分别为101.6、56.7、198.0,临界强度分别为68、77、41 N。激光功率达到1500 W时,涂层脱落。即本试验数据中,激光功率为800 W时,涂层的内聚强度和结合强度最佳。结论激光重熔等离子喷涂Ni-WC金属陶瓷涂层后,涂层内聚强度和结合强度都有显著提高。不同的激光参数对涂层的性能有很大差别,适当的参数范围可达到理想效果,若激光功率参数取值过大,涂层产生的残余应力大于内聚力时会导致涂层脱落,反而降低涂层性能。     

电弧喷涂工艺参数对铝镁合金涂层结合强度的影响

采用ZK400型超音速电弧喷涂设备,在Q235基体卜制备铝镁合金涂层.用正交试验方案对喷涂电压、喷涂电流、喷涂距离和压缩空气压力等工艺参数对涂层结合强度的影响进行研究.结果表明,空气压力对涂层结合强度影响最大,其次为喷涂距离,喷涂电压及电流影响较小.本试验条件下,最佳工艺参数为喷涂电压32V、喷涂电流180A、喷涂距离160mm、卒气压力0.75MPa.     

超音速火焰喷涂参数对WC-Co涂层性能的影响

采用超音速火焰喷涂技术在钢基体表面制备WC-Co涂层,利用X射线、万能拉伸试验机、显微硬度计、金相显微镜等仪器分析涂层的组织结构与性能,并采用正交试验法研究了主要热喷涂参数对涂层表面性能的影响.结果表明:涂层孔隙率小于1%,界面结合良好、无剥落;喷涂距离是影响涂层结合强度、硬度的主要因素,当喷涂距离为210 mm时,结合强度可达到71.6 MPa,显微硬度可达到HV1 777;WC的分解受到温度和喷涂距离的共同作用,分解率可达到50%以上.     

结晶器表面超音速火焰喷涂WC-12Co涂层的组织性能分析

在结晶器铜板表面超音速火焰喷涂WC-12Co涂层,通过SEM、EDS和XRD分析了涂层的表面形貌、成分变化及涂层与基体的结合性能,采用正交试验设计分析4种喷涂工艺参数对涂层孔隙率、显微硬度和结合强度的影响.结果表明,在氧气流量为850 L/min、煤油流量为6.0 g/h、喷涂距离为400 mm、涂层厚度为0.4 mm条件下,涂层的孔隙率较低,显微硬度较高,且结合强度较大,综合性能达到最优.     

超音速等离子喷涂工艺参数对AlSi20%Al/Ni涂层结合强度的影响

为使AlSi-20%Al/Ni超音速等离子喷涂涂层获得优良的结合性能,采用正交实验法研究了喷涂距离、喷涂电压、喷涂电流等喷涂工艺参数对结合强度的影响。利用X射线衍射、扫描电镜等手段对涂层的相组成和断口形貌进行分析,利用WDW-E100D微机控制式万能拉伸试验机对涂层结合强度进行测试。结果表明:涂层由AlSi和AlNi两相组成,影响AlSi-20%Al/Ni涂层结合强度工艺参数的主次顺序为喷涂距离、喷涂电压、喷涂电流,优化后的工艺参数为主气流量3.2m3/h,喷涂电流为380A,喷涂电压为130V,喷涂距离为90mm,在此参数下制备的涂层组织致密,其结合强度为65.5MPa。     

球扁钢用铸铁轧辊表面等离子喷涂Cr3C2-25NiCr涂层工艺优化

以球扁钢轧制用铸铁轧辊的表面强化为目的,对等离子喷涂Cr3C2-25NiCr涂层工艺进行了研究.结果表明,影响涂层强度的因素依次为功率、喷涂距离、主气流量和送粉速率,Cr3C2-25NiCr涂层最佳工艺参数是喷涂距离130 mm,主气流量69.8 L/min-1,送粉速率25 g/min,功率20 kW.采用优化后的等离子喷涂工艺制备的涂层,呈典型的层状结构,粒子熔化充分,组织致密,孔隙率低,与基体结合较紧密.     

面向工业设计的塑料表面铝涂层的结合强度

目的采用电弧喷涂方法在环氧树脂和ABS塑料表面喷涂铝涂层,研究涂层结合强度的影响因素。方法第一组试验是塑料表面喷砂后,喷涂铝涂层;第二组是塑料表面喷砂后,涂覆一层高强度环氧树脂结构胶,再喷涂铝涂层。选择喷涂气体压力、喷涂电流和喷涂距离三因素进行正交试验,采用粘结拉伸法测试结合强度,并用照相法测量铝液和环氧树脂塑料、Q235钢的接触角。结果本试验条件下,二种塑料电弧喷涂铝涂层结合强度的影响因素主次顺序为:空气压力喷涂电流喷涂距离。最优方案是:喷涂气体压力为0.7 MPa,喷涂电流为220 A,喷涂距离为160 mm。未涂覆高强度环氧树脂结构胶的涂层,结合强度最大不超过3 MPa;涂覆高强度环氧树脂结构胶的涂层,结合强度达到近20 MPa。铝液和Q235钢的接触角是45°,和环氧树脂塑料的接触角是135°。结论环氧树脂和ABS塑料表面电弧喷涂铝涂层的结合强度低的主要原因是铝液和它们之间的润湿性差。涂覆高强度环氧树脂结构胶后,喷涂工艺参数对涂层的结合强度影响不明显,结合强度受控于环氧树脂结构胶的粘接作用,使涂层的结合强度显著提高。     

前驱体溶液等离子喷涂参数对涂层形貌的影响及沉积行为机理研究

目的对不同喷涂工艺参数下涂层的相结构、显微形貌进行研究,确定优化的喷涂工艺参数,讨论分析涂层的沉积行为机理。方法采用前驱体溶液等离子喷涂(SPPS)的方法制备纳米Yb_2O_3稳定的ZrO_2(YbSZ)涂层。在传统等离子喷涂的基础上,增加液料雾化装置,雾化喷嘴将溶液雾化后直接注入到等离子弧中,通过控制喷涂距离及喷涂功率,研究了涂层相结构、结晶度、晶粒尺寸以及显微形貌的变化趋势,并且结合显微形貌讨论了沉积机理。结果涂层呈现团聚大颗粒、纳米级粒子、大小均匀的孔隙三种显微形貌,大颗粒之间呈堆积形态。当喷涂功率为30 kW时,涂层呈现m-ZrO_2,平均晶粒尺寸达669 nm。随着喷涂距离、喷涂功率的增加,样品中检测到单一的t-ZrO_2相,而且纳米尺寸颗粒的数量大大增加,孔径变小。随着喷涂距离由60 mm增加到100 mm,平均晶粒尺寸先由429 nm减小到177 nm,随后又增加到319 nm。结论喷涂参数影响晶粒的结晶度、晶粒尺寸以及涂层的显微形貌,低功率下得到的涂层存在糊状未结晶组织。增大喷涂功率,可以有效增大结晶度和晶粒尺寸;随着喷涂距离的增大,晶粒尺寸先减小后增大。雾化液滴在等离子火焰中一般要经历浓缩、饱和、固化、析晶形核长大、粒子重熔扁平化的历程,喷涂功率越高,经历温区越高,液滴演变就越充分,通过优化工艺参数可以得到不同结构性能的功能涂层。