金属粘结层厚度对大气等离子喷涂陶瓷涂层粘结强度的影响

应用于金矿开采业中的球阀在服役过程中由于受颗粒磨损,泥浆侵蚀,涂层粘结力/内聚力或者剪切力不高而发生破坏。修复价格昂贵耐腐蚀合金(CRA)球阀典型的工艺是:对合金基体进行钨极惰性气体保护焊(GTAW),球阀表面打磨,以及利用大气等离子喷涂(APS)技术在球阀表面制备陶瓷热喷涂涂层(TSC)。另一种修复方法是利用机加工使球尺寸减小,然后在陶瓷层下面沉积一层较厚的金属粘结层(MBC)以保证球阀的原始尺寸。本文研究了按照ASTM C633标准检测大气等离子喷涂陶瓷涂层的结合强度是否与超音速火焰喷涂的NiCrMo(哈氏合金)金属粘结层的厚度极限有关。实验所用的基体材料为三种耐腐蚀合金(CRA):钛G12,铬镍铁合金625以及2507双相不锈钢,在这三种基体表面沉积了8种不同厚度的金属粘结层。金属粘结层的厚度分别是:0.0015英寸,0.005英寸,0.015英寸,0.030英寸,0.045英寸,0.060英寸,0.075英寸以及0.090英寸。利用大气等离子喷涂工艺在上述8种不同厚度的金属粘结层表面喷涂厚度为0.015英寸的Cr_2O_3,Cr_2O_3-Al_2O_3和TiO_2这三种陶瓷涂层。对样品做了如下测试:涂层结合强度(ASTM C633)测试,金相显微组织分析(ASTM E1920),涂层孔隙率(ASTM E2109方法 B)测试。     

石墨电极高温抗氧化技术研究现状

概述石墨电极抗氧化技术的研究现状，重点介绍选择抗氧化涂层体系的要求及涂层制备方法，包括包埋浸渗法、化学气相沉积法、等离子喷涂法及溶胶--凝胶法．展望了石墨电极材料高温抗氧化涂层研究的方向．     

NiCrAl/ 膨润土阻燃封严复合涂层的 制备对钛合金基体性能的影响

NiCrAl/膨润土是一种可用于航空发动机的中高温封严涂层材料,同时具有一定的阻燃作用,广泛应用于钛合金部件阻燃涂层。本文采用等离子喷涂和火焰喷涂在Ti40钛合金基体材料上制备了NiCrAl+YSZ+NiCrAl/膨润土复合涂层,厚度为2mm,并研究了复合涂层的热喷涂制备过程对钛合金基材组织和基本力学性能的影响。结果表明,NiCrAl/膨润土复合涂层体系对Ti40钛合金基体的组织和力学性能基本无影响,可采用大气等离子喷涂和火焰喷涂制备复合功能涂层的方法对Ti40合金进行防护。     

陶瓷阻氚涂层的研究现状及进展

阻氚涂层是聚变堆的关键科学与技术问题之一,阻氚涂层材料分为玻璃、金属和陶瓷三类,目前陶瓷及其复合材料是阻氚涂层首选,陶瓷具有低氚渗透性、高热稳定性、高电阻率和高耐腐蚀性等特性,在低扩散率的结构材料上制备陶瓷阻氚涂层是降低或阻碍氚渗透通过衬底的更好的实用方法。制备阻氚涂层的方法多种多样,常用的制备方法包括物理气相沉积(PVD),化学气相沉积(CVD),金属有机化学气相沉积(MOCVD),热浸镀铝(HDA),电化学沉积(ECD),包装胶结(PC),等离子喷涂(PS)和溶胶-凝胶工艺(sol-gel)等。从氧化物陶瓷涂层、非氧化物陶瓷涂层、复合陶瓷涂层3个方面综述了阻氚涂层近年来的研究现状,概述了几种陶瓷涂层的制备方法及其特点,分析了阻氚涂层在涂层材料的选择、涂层的制备以及性能评价等方面存在的问题,并对阻氚涂层未来的研究重点进行了展望。     

大气等离子喷涂固体氧化物燃料电池用低温阴极材料

大气等离子喷涂由于能够快速制备具有可控微结构的功能涂层,在固体氧化物燃料电池(SOFCs)制造中具有广阔的应用前景。该技术使得低温运行(500～700℃)的SOFCs可通过在耐用低成本金属支撑体上直接喷涂得以制备。不过,目前商业应用的SOFCs所使用的标准阴极材料在较低运行温度下具有很高的极化电阻,因此,开发可替代的高性能低温阴极材料是推动金属支撑体应用的关键。在不锈钢基材上通过轴向注入大气等离子喷涂方法制备了镧锶钴铁氧化物(LSCF)涂层,并对涂层的厚度和微观结构进行了表征,同时采用X射线衍射(XRD)方法分析了等离子喷涂过程中涂层材料的分解和杂质相的产生。根据这些结果确定了能够制备LSCF涂层的等离子喷涂参数,以及可用于喷涂复合阴极涂层的条件范围。     

化学气相沉积制取钨

本文较详细地介绍了用化学气相沉积(CVD)方法制取钨制品,如钨管、W-Re合金管、毛细管、棒材等的设备与工艺,化学气相沉积涂层金属钨的用途及其在某些基体上的粘附情况。     

超低压等离子喷涂与沉积技术的发展动态

超低压等离子喷涂沉积技术是近几年来正在发展的一项崭新技术。该技术特点是在原低压等离子喷涂基础上(通常喷涂工作压力为5000～8000Pa),采用大流量真空泵,使容器内动态工作压力达到100Pa以下,配置150kw大功率等离子喷枪,使从喷枪喷出的高温粉体在加热过程中达到一定比率的气化。该技术结合了传统等离子喷涂或者低压等离子喷涂以凝固为主形成喷涂涂层和物理气相沉积以气/固方式形成沉积薄膜的特征。利用该技术可以制备不同与传统等离子喷涂和物理气相沉积能够获得的涂层组织结构,为材料表面改性提供了新的技术途径。本文将介绍这一技术的特点、发展动态和最近大连海事大学自行研制的超低压等离子喷涂与沉积设备。     

PS-PVD 工艺中非视线沉积对涂层微结构的影响

等离子喷涂 - 物理气相沉积 (PS-PVD) 工艺由于具有非视线沉积效果,在加工复杂型面和多联体导向叶片表面热障涂层具有高均匀性的优势而被广泛关注。为了进一步研究 PS-PVD 高能、高速射流的非视线沉积效果,验证固定直径圆柱挡杆 (Φ22 mm) 不同距离遮蔽对平面沉积样品沉积行为的影响。结果表明：无遮蔽条件下,基体表面涂层厚度分布呈中部厚而四周薄,呈现高斯峰分布特征,涂层最大厚度为 135 μm;有遮挡条件下,涂层 厚度呈现双峰的结构特征,在 15 mm 的遮挡距离时,遮挡区域基体沉积的涂层最薄,其他遮挡距离下,涂层厚度在 0~40 μm 之间变化。对遮蔽区域位置涂层显微形貌进行分析,发现不同位置的遮蔽区域正后方,气相的速率和浓度明显降低,导致柱状结构生长时形成气相沉积为主的结构,同时扩散速率较低导致气相生长较慢;在遮蔽区域的边缘,由于遮蔽效应,涂层中的冷凝颗粒明显增多;遮蔽区域涂层厚度明显降低,且挡杆距基体距离越远,遮蔽区域的厚度分布越不规则,受射流的扰动影响越大。     

超低压等离子喷涂与沉积技术的发展动态

超低压等离子喷涂沉积技术是近几年来正在发展的一项崭新技术.该技术特点是在原低压等离子喷涂基础上(通常喷涂工作压力为5000-8000Pa),采用大流量真空泵,使容器内动态工作压力达到100 Pa以下,配置150kw大功率等离子喷枪,使从喷枪喷出的高温粉体在加热过程中达到一定比率的气化.该技术结合了传统等离子喷涂或者低压等离子喷涂以凝固为主形成喷涂涂层和物理气相沉积以气/固方式形成沉积薄膜的特征.利用该技术可以制备不同与传统等离子喷涂和物理气相沉积能够获得的涂层组织结构,为材料表面改性提供了新的技术途径.本文将介绍这一技术的特点、发展动态和最近大连海事大学自行研制的超低压等离子喷涂与沉积设备.     

化学气相沉积钨制品的研究现状与发展趋势

化学气相沉积(Chemial vapor deposition,CVD)是制备高纯高致密钨零件及涂层的重要工艺。通过介绍采用CVD方法制备的纯钨材料的工艺与技术特点,并从CVD-W材料特性、产品种类,相关应用方向等方面阐述了CVD技术在钨材料制造中的发展情况,介绍了CVD-W在国防军工、核能、医疗等行业领域的应用,总结了CVD-W制备技术和材料的国内外现状,并指出了未来国内CVD技术在钨及难熔金属应用领域发展的总体方向。     

球形钨粉制备与应用研究进展

球形钨粉是钨的深加工及开发高附加值产品的重要基础材料,具有非常重要的意义。笔者综述了国内外典型的几种球形钨粉制备工艺以及近年来球形钨粉在多孔钨部件、热喷涂领域以及粉末冶金工艺中的应用研究。指出等离子体法将是钨粉球形必不可少的工艺之一。     

大直径钨管发热体等离子体喷涂成形制造技术

本文介绍了钨管发热体等离子喷涂成形制造技术,分析了钨管发热体成形沉积模具类型、喷涂工艺参数对成形管坯涂层密度、涂层热应力、涂层抗裂性的影响。确定了等离子喷涂成形制造大型钨管发热体的工艺参数,该方法是制取同类零件最有效的工艺方法之一。     

热喷涂技术应用及研究进展与挑战

热喷涂作为重要的表面工程技术之一,是通过在材料表面制备材料保护涂层与功能涂层,赋予基体材料没有,但服役环境所必须的表面性能的方法。由于热喷涂可以制备从超过50%孔隙缺陷含量到接近完全致密的任意材料的涂层,基于缺陷控制可满足从可磨耗、耐高温隔热、耐磨损与耐腐蚀等不同服役要求,经过100余年的发展已经形成了包括等离子喷涂、超音速火焰喷涂、电弧喷涂、普通火焰喷涂等一系列方法,已经成为在众多产业领域,包括航天航空、交通运输、石油化工、电力能源、冶金钢铁、纺织与造纸、机械制造等,提高产品寿命与竞争力不可或缺的技术。制备可以提供耐磨损、耐环境腐蚀防护、耐高温隔热防护等保护涂层是热喷涂尤为重要的应用方面,热喷涂作为可显著提升结构零件耐磨损的涂层制备方法应用非常广泛,但在动载如冲蚀、空蚀、疲劳磨损、或高应力磨料磨损条件下,涂层材料的耐磨性能尚不能完全发挥;由于涂层总是存在一定的孔隙,难以以制备态直接用作长效耐腐蚀防护涂层,适当的封孔处理成为其用作耐腐蚀涂层的必要条件;包括以燃气轮机热障涂层为代表的耐高温隔热涂层等在航空与地面重型燃机中的应用,在欧美热喷涂市场中约占比60%,随着我国燃气轮机技术的发展,该市场潜力有望逐步得到发掘。热喷涂耐磨损涂层性能的进一步提升不仅需要开发新型硬质耐磨材料以及宽温域自润滑材料,还需要结合材料开发,发展可使粒子间结合充分的涂层制备方法,其次,基于涂层结构特征与服役性能关系控制磨损服役条件,防止源于粒子间脱落的加速磨损是确保长效磨损保护的基础。如何制备在喷涂态即可满足腐蚀介质不浸渗的致密涂层依然是热喷涂耐腐蚀涂层制备需要攻克的挑战。冷喷涂、等离子喷涂、物理气相沉积、液料热喷涂等新方法近年来发展迅速,与这些方法相配套的材料制备技术的发展将是这些新方法得到广泛应用的基础。新能源、医疗、民生、半导体等对导电、催化、生物活性、绝缘、耐刻蚀等功能涂层的需求也将有力推动热喷涂技术的发展。本文将结合目前热喷涂技术在国内外的应用现状与存在的问题,展望热喷涂技术进一步发展过程中有待解决的主要挑战性技术问题,为本领域技术人员合理认识热喷涂技术的特点,直面挑战,深入开展开发与基础研究,推动技术提供参考。     

大气等离子喷涂制备Al_2O_3阻氚渗透涂层研究

在金属结构件上制备陶瓷阻氚渗透涂层是先进核反应堆的关键技术之一。本文采用大气等离子喷涂的方法在316L不锈钢上制备了Al2O3/NiCrAlY涂层,通过XRD、FESEM研究了Al2O3喷涂粉末和涂层特性,并对涂层的结合强度、阻氢渗透性能进行研究。实验结果表明:以α-Al2O3为主相的造粒粉末喷涂后,涂层沉积过程中产生部分γ-Al2O3;涂层体系各层界面结合良好,Al2O3层和NiCrAlY层之间的平均结合强度达到34.7MPa;600℃时Al2O3涂层的阻氢渗透因子为5065,氢渗透率降低3个数量级,Al2O3涂层具有良好的阻氢氚渗透效果。     

球形碳化钨粉末制备技术的探讨

概述了热喷涂高新材料球形碳化钨粉末制备技术的研究进展。从原料、熔融方式、球形化方式及技术特点等方面对各种制备方法进行了对比分析。最后提出了超高温熔炼气体雾化法是球形碳化钨粉末制备的首选技术。     

激光重熔火焰喷涂PEEK涂层微观组织及力学性能研究

聚醚醚酮(PEEK)是一种高性能塑料,它卓越的性能使其在工业设施上的应用日益增多.本文中使用了火焰喷涂设备在304L不锈钢基材上沉积PEEK涂层,随后对喷涂的聚合物涂层进行C02及Nd:YAG激光处理,使得涂层重熔从而变得更加致密.文中使用了SEM和XRD检测手段来表征喷涂涂层和重熔后涂层,结果表明C02及Nd:YAG...     

基于自蔓延高温合成(SHS)的涂层技术

综述了几种利用自蔓延高温合成(SHS)反应制备涂层的技术,包括反应热喷涂、SHS离心铸造涂层、SHS熔铸涂层以及反应铸渗涂层.介绍了它们的工艺过程、工艺特点、适应的反应体系以及涂层性能.这些基于SHS反应,用于制备耐磨耐蚀陶瓷或金属陶瓷涂层的涂层技术,充分利用SHS技术本身具有的节能、工艺简单、产物纯度高等优点,显示出了很强的竞争优势.     

由钨酸盐熔盐电解直接制备钨粉的可行性分析

熔盐电解法是制备金属的一种重要方法,尤其是在制备稀有高熔点金属方面应用日益广泛.通过对现有制备钨粉方法的总结,提出由钨酸盐直接熔盐电解制备钨粉以缩短流程,降低成本.结合已实施实验结果和理论计算,分析了由传统工艺处理钨精矿流程中产生的Na2WO4及白钨矿、黑钨矿主要成分CaWO4、（Fe、Mn）WO4为活性物熔盐电解直接制备钨粉的可行性.     

新型WC-MoCoB金属陶瓷涂层制备及其性能研究

本文以碳化钨、碳化硼、钴和钼粉末为原料,按一定比例进行机械混合,采用团聚烧结工艺制备了WC-MoCoB复合金属陶瓷粉末,并利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射分析(XRD)对其微观形貌、元素含量和相组成进行了表征;进而采用超音速火焰喷涂(HVOF)工艺制备了WC-MoCoB复合金属陶瓷涂层,并对涂层的微观组织、显微硬度、结合强度及抗腐蚀等性能进行研究。研究结果表明:该团聚烧结工艺制备的WC-MoCoB复合金属陶瓷粉末具有流动性好、松装密度较高的特点。该粉末经过超音速火焰喷涂加工形成的复合金属陶瓷涂层,结合强度高、孔隙率低,同时表现出优异的耐腐蚀性能。     

冷喷涂技术及涂层处理工艺的研究进展

相比于热喷涂工艺,近年发展起来的冷喷涂具有明显的优势,冷喷涂工艺可以实现低温状态下的金属涂层沉积,这种工艺过程对粉末粒子结构几乎无热影响．而对粒子的加速效果很好,金属材料沉积过程中的氧化可以忽略。本文介绍了冷喷涂技术的原理和特点,总结了冷喷涂技术在涂层沉积机制、工艺参数和涂层后期热处理三方面的最新研究进展。涂层与基体的界面结合以及涂层之间的粒子结合都是以机械结合为主．由此导致涂层与基体的结合强度不高。如何对冷喷涂涂层进行热处理,使其结合强度有所提高,已成为冷喷涂技术研究的一个新方向。