涂层结合强度研究现状与发展

综述了近年来国内外针对不同性质涂层所采用的结合强度测定方法,发现涂层结合强度测定方法应根据涂层厚度、涂层硬度、涂层功能等特征来选定。从弹性断裂力学角度分析了相关的结合强度理论模型,得出了结合强度的计算公式,总结了提高涂层结合强度的各种途径,阐明了涂层结合强度的研究现状和发展趋势。     

火焰喷涂自润滑涂层结合强度研究

选用镍包石墨粉末,采用氧-乙炔焰喷涂技术制备镍包石墨自润滑涂层.通过正交试验优化设计方案,采用拉伸试验测定涂层的结合强度,找出了涂层结合强度较好时的最佳喷涂工艺参数:氧气压力0.5MPa、空气压力0.4MPa、乙炔气压力0.1 MPa、喷涂距离100mm.在该参数下火焰喷涂自润滑涂层结合强度为6.3MPa,符合自润滑涂层结合强度的要求.     

声发射检测压入法评价涂层的结合强度

采用新研制的配有声发射检测装置的压入式试验机对超音速等离子喷涂的Al2O3陶瓷涂层和FeCrBSi合金涂层进行试验,研究了两种不同性质声发射反馈信号及其临界点的变化特点,以及涂层微观形貌。结果表明,涂层结合强度、涂层表面、界面压痕形貌与开裂程度及其声发射特征参量存在内在联系,表明对较厚的热喷涂涂层通过连续载荷的锥形压入,结合声发射监测技术是表征其结合强度的一种有效方法。     

超音速电弧喷涂不锈钢涂层结合强度研究

本文研究了采用超音速电弧喷涂在 ４５~＃钢以无底层和铝青铜打底时喷涂 ３Ｃｒ１３不锈钢涂层的结合强度测量结果表明,在无底层的条件下,涂层与基体结合强度与普通电弧喷涂相比有较大幅度的提高,而利用铝青铜打底时,涂层与基体结合强度较低,井分析了结合强度提高的原因。     

痕法测定 TiAlN 涂层结合强度的研究

采用磁控溅射法在不锈钢表面制备了TiAlN涂层,采用压入法及划痕法表征了涂层的结合强度。分析表明,压入法只能作为一种定性的测定方法,该法测得TiAlN涂层的结合强度达到HF3。划痕法结合了声信号、摩擦力信号和划痕微观形貌,可以定量测定结合强度,该法测得在压头曲率半径为200μm的情况下,TiAlN涂层的临界载荷达到13 N,比传统TiN涂层提高了45%。     

厚涂层结合强度测定方法研究进展

对多种涂层与基体结合强度测定方法进行了综合评述,并报道了一些有关研究进展。粘结拉仲法是目前普遍采用的方法,但还存在一些不足之处。压入法可望成为一种工程适用的方法,适用于评价高结合强度的涂层。动态结合强度与涂层有服役性能有更直接的相关性,对其测试与评价应予重视。     

高速电弧喷涂涂层的结合强度与结合方式研究

通过高速电弧喷涂Fe-Al／Cr3C2涂层及其他三种涂层的抗拉和抗热震性能的研究，揭示该涂层的结合机理及提高涂层结合强度的途径。研究发现，添加Cr元素可明显提高涂层的结合强度；涂层的结合方式主要为机械和物理结合；通过提高喷涂温度和速度等可以提高涂层的结合强度。     

热喷涂纳米涂层与基体结合强度的研究

分别以微米与纳米NiC/WC粉末为原料,采用活性燃烧超音速火焰喷涂技术制备了金属陶瓷涂层。采用最新的结合强度标准较准确地测试了涂层的结合强度,利用SEM分析了拉伸断口的成分分布和微观形貌。研究表明,用活性燃烧超音速火焰喷涂技术制备的纳米复合涂层的结合强度为163MPa。     

航空发动机涡轮叶片垢质结合强度研究

为测定航空发动机涡轮积垢叶片垢质与叶片之间的结合强度,采用划痕法对积垢叶片进行了划痕试验.通过扫描电镜(SEM)观察了垢质的表面与界面形貌,利用能谱仪(EDS)分析了垢质的元素分布,采用划痕法结合摩擦信号、声信号和划痕显微形貌测定了垢质与叶片基体的结合强度.结果 表明,叶片压力面垢质有明显的颗粒物聚集粘附的现象,且垢质...     

热喷涂涂层结合强度的冲击测量法

讨论了一种新型快速定性评价热喷涂层结合强度的冲击测试方法,采用自由落体的落锤冲击设备对涂层进行冲击试验,并采用声发射技术进行动态监测,以定性分析涂层结合强度。首先用超音速等离子喷涂技术分别制备了组织致密,性能良好的Ni Cr金属、Cr_2O_3陶瓷涂层。采用90°和120°金刚石压头、120°及Ф2 mm球形硬质合金压头试验,其中120°硬质合金压头更适合冲击法测试涂层结合强度。随着冲击能量的提高,声发射的能量计数也不断提高,但是落锤高度超过400 mm后,能量计数变化不大,说明在400 mm时涂层发生了破坏。对基体金属、Ni Cr涂层、以及有无Co Cr Al Y为结合层的Cr_2O_3陶瓷涂层进行对比测试,发现声发射能量计数峰值随着涂层结合强度的增强而降低。     

涂层结合强度与涂层中超声声速间关系的实验研究

采用超声波测速仪和HATE型液压附着力测试仪分别测量了超声波在涂层中的速度和涂层的结合强度。实验结果表明,涂层结合强度与超声波在涂层中的速度成线性关系,且超声波声速随着涂层结合强度的增强而增大,从而建立起一种涂层与基体结合强度的无损检测方法。     

IC10合金热障涂层的界面结合强度研究

采用IC10作为基体制备双层结构热障涂层，并对有、无涂层的试样进行了氧化循环试验.采用洛氏硬度计和努氏硬度计研究其界面结合力.结果表明，随着热循环时间的增加，有涂层和没有涂层的试样均有明显的增重，对于IC10高温合金，在1373K进行热循环，经过600 h后，其氧化增重大约为0.9 mg/cm2，而有粘结层的试样，其氧化增重大约为0.46 mg/cm2；有TBCs的试样，其氧化增重大约为0.42 mg/cm2.以IC10为基体的双层结构热障涂层在1373K下的热循环寿命为810 h，基体中的元素Mo、W、Ha和Ta向粘结层中少量的扩散.采用两种硬度压痕法对界面结合强度进行检测，结果表明，以IC10为基体的双层结构热障涂层的界面结合强度较高，但结合力随热循环时间的延长而下降.      

Al-Ni复合涂层的结合强度及耐蚀性能研究

目的 研究冷喷涂Al-Ni复合涂层的结合强度和耐蚀性能,尝试通过在Q345R钢材表面制备防护涂层的方法来改善Q345R钢的服役寿命。方法 采用冷喷涂技术在Q345R板材表面制备纯Al涂层和Al-Ni复合涂层,利用SEM观察、拉伸试验、腐蚀质量损失试验和EIS测试等技术,测试与分析涂层的结合强度和耐蚀性能,研究Ni粉的含量对涂层的孔隙率、显微组织、涂层–基体间结合强度和耐蚀性能的影响规律。结果 涂层与Q345R钢结合良好,在500倍电子显微镜下,界面处没有观察到明显的孔洞与裂纹。由于Ni颗粒的夯实作用,Al-Ni复合涂层的致密性有所提高。相比纯Al涂层,Al-10Ni复合涂层的界面结合强度有略微提升,断裂失效形式为典型的界面粘结断裂。Al-15Ni复合涂层的界面结合强度提升明显,其强度为31 MPa。腐蚀结果显示,纯Al涂层和Al-Ni复合涂层的腐蚀质量损失率较基体材料Q345R钢都明显降低,耐蚀性能有所提升。其中纯Al涂层的耐蚀性最好,腐蚀质量损失率为0.26 g/(cm²·a),而Q345R基体的腐蚀质量损失率为2.95 g/(cm²·a)...     

回转体零件热喷涂涂层的结合强度

回转体失效零件利用热喷涂技术修复之后需要对其涂层抗拉结合强度进行测量。参考平面热喷涂涂层结合强度测量方法,提出了一种回转体零件涂层抗拉结合强度测量方法,并对该方法进行了理论分析,给出了具体操作要点和步骤。分析了回转体零件涂层结合强度与平面涂层结合强度测量结果之间产生差异的原因,并进行了试验验证。实际测量了相同工艺下基体半径为40mm的FeAlCrBSiNb回转体涂层和平面涂层的结合强度,测量结果分别为48.3MPa和51MPa,两者相差5.3%。结果表明,在试样基体半径尽可能大或涂层实际面积与投影面积相差尽可能小的条件下,利用该方法可以测得较为准确的回转体零件涂层结合强度。     

结晶器铜板涂层界面结合强度的测定

目的准确测定结晶器铜板涂层的界面结合强度。方法考虑到结晶器铜板的涂层属于厚韧性涂层/韧性基体材料体系,宜采用标准的剪切法定量测量其界面结合强度。推荐井玉安等设计的涂层宽度为1 mm的剪切试样及专用模具,并通过该方法测试铜合金基材、电镀层/铜合金、喷涂层/铜合金的界面结合强度。结果测得的铜合金基材的剪切强度离散系数最小;各类涂层的结合强度值离散性与GB/T 13222—1991方法测出的数据相比,相对较小。结论推荐的测试方法较GB/T 13222—1991方法准确度高,适合于结晶器铜板涂层的结合强度测试,且测试时宜先测铜合金基材的剪切强度,以有效减小试验的系统误差。     

镍基自润滑涂层的制备及拉伸结合强度研究

采用等离子喷涂与粉末冶金方法分别制备了PS304、PM304镍基自润滑涂层,并对涂层的组织、拉伸结合强度进行了研究。结果表明:采用等离子喷涂制备的PS304涂层组织粗大、孔隙率高、润滑相与强化相分布不均匀。而采用高能球磨与真空烧结技术制备的PM304涂层组织均匀、致密、粒子明显细化。拉伸试验表明:PS304的拉伸结合强度较低,拉伸断口不仅出现在涂层与基底的结合处、也出现在涂层内部;而PM304的拉伸结合强度较高,涂层与基底之间结合良好、结合方式为冶金结合,拉伸断口主要出现在涂层内部。PM304涂层拉伸强度增大的原因主要为:(1)致密度提高;(2)尖锐孔隙数量降低;(3)Ag与Ni Cr之间形成冶金结合;(4)Ni Cr基体中析出粒子的弥散强化作用使得Ni Cr基体强度提高。     

热丝CVD金刚石涂层膜基界面结合强度研究新进展

硬质合金基体金刚石涂层工具产业化应用的主要障碍之一在于涂层的膜基界面结合强度较差,易引发涂层早期脱落。提高膜基界面结合强度、保证刀具正常使用寿命,已成为金刚石涂层工具产业化亟待解决的主要问题。我们介绍了近年来在提高硬质合金基体金刚石涂层膜基界面结合强度方面所取得的一系列研究新进展,并提出了进一步改善其膜基界面结合强度的新思路,以促进热丝CVD金刚石涂层工具的产业化应用。      

基体表面粗糙度对涂层结合强度的影响

采用不同粒度的喷砂材料对基体表面进行喷砂粗化预处理,研究基体表面粗糙度的变化及其对等离子涂层和电弧涂层结合强度的影响.结果发现,基体表面粗糙程度对涂层与基体的结合强度有很大的影响.对于等离子喷涂,表面粗糙度应该存在一个最佳范围,并不是表面粗糙度越大,涂层与基体的结合就越好.喷涂方法不同,粗糙度的变化对涂层结合强度的影响不同.     

钎剂预处理对涂层结合强度的影响

采用预涂Nocolok钎剂的方法对ZL101基材进行等离子喷涂前的表面预处理,结合对基材界面温度的计算,分析了钎剂预处理提高涂层结合强度的作用机理,并通过正交试验研究了喷涂工艺参数对Ni5Al涂层结合强度的影响.结果表明,表面预涂钎剂可显著提高基材与Ni5Al涂层的结合强度,喷涂粒子及基材表面的温度对界面产生冶金结合起到了决定性的作用;当喷涂距离为120mm,钎剂预涂量80mg/cm2,预热温度为573K时,Ni5Al涂层的结合强度最高.     

氮碳化钛涂层的结构性能及结合强度

氮碳化钛涂层有优良的力学及摩擦学性能,作为硬质耐磨涂层,它已广泛用于切削刀具、钻头和模具等场合,具有广泛的应用前景.研究表明,氮碳化钛涂层的结构、性能和结合强度受化学组分及工艺参数等因素的影响.从影响氮碳化钛涂层结构、性能、残余应力和结合强度的因素出发,综述了90年代以来的研究成果,为合理地利用和进一步改善氮碳化钛涂层的性能提供参考,提出了进一步的工作.