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.     

HVOF喷涂工艺参数对WC-10%Co4%Cr涂层孔隙率的影响

本文在常规WC-10%Co4%Cr（质量分数）粉末喷涂工艺基础上,通过改变煤油流量、氧气流量、喷涂距离三个主要工艺参数,采用JP5000超音速火焰喷涂系统进行了一组三因素三水平的正交实验。对涂层孔隙率进行正交分析,确定了喷涂距离是影响涂层孔隙的主要因素。结果表明,在常用的喷涂距离300～360 mm中,300 mm喷涂距离的涂层孔隙率可达到1%以下。在喷涂距离300 mm、煤油流量26 L/h、氧气流量945 L/min的最优参数下,涂层孔隙率为0.76%。结合金相厚度以及显微维氏硬度分析机理,得出喷涂距离300 mm的粒子具有更高的动能,以及更明显的粒子筛选效应,使得缺陷粒子不易沉积在基体表面,获得的涂层具有更低的孔隙率,涂层的硬度均匀性更好。在相同的喷涂距离下,通过提高煤油和氧气流量可以获得较高粒子动能和筛选效应。     

Cr_3C_2-NiCr涂层等离子喷涂工艺参数的优化

采用正交试验方法研究了等离子喷涂工艺参数对Cr_3C_2-NiCr涂层显微硬度的影响,并应用极差分析方法对试验结果进行了分析.结果表明,影响涂层性能的因素从主到次依次为喷涂距离、电流、送粉气流量和电压.Cr_3C_2-NiCr涂层最佳的等离子喷涂工艺参数是电流500 A,电压65 V,喷涂距离100 mm,送粉气流量7 L/min.采用优化后的等离子喷涂工艺制备的涂层,粒子熔化充分,涂层均匀致密,孔隙率低,界面结合良好,是高质量的热喷涂涂层.     

TC18表面WC10Co4Cr涂层制备工艺及性能

高强度钛合金TC18表面采用超音速火焰喷涂制备WC10Co4Cr涂层是解决其耐磨损需求的重要手段之一。本文以氧气流量、煤油流量、喷涂距离和送粉量作为四个主要工艺参数构建了四因素3水平(L9_3_4)正交试验,通过对比涂层工艺参数对涂层孔隙率、W2C含量的影响,获得了优化的涂层制备工艺参数：氧气流量为873NLPM,煤油流量为22LPH,喷涂距离为380mm,送粉量为60g/min的工艺参数,涂层孔隙率不大于1%,显微硬度高达HV0.31204.8,结合强度高达74.5MPa,涂层弯曲后无剥落,满足AMS 2447标准要求。试验条件下,WC10Co4Cr涂层的磨损量为3.371×10_-7mm₃/N.m,TC18的磨损量为2.095×10_-3mm₃/N.m,WC10Co4Cr涂层大幅度提高了TC18钛合金的耐磨性能。     

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。     

等离子喷涂梯度热障涂层的工艺优化

用正交试验方法研究了等离子喷涂工艺的4个主要参数(喷涂距离、送粉量、主气(N2)流量、喷涂电流)对梯度热障涂层的过渡层孔隙率的影响,确定了最优工艺参数,并对工艺优化后涂层的显微组织和结合强度进行研究。结果表明:在这4个工艺因素中,送粉量、喷涂距离对过渡层的孔隙率影响较大;在梯度热障涂层中,由基体到涂层表面,形成一种无宏观结合界面的成分连续变化的组织结构;工艺优化能显著提高涂层的性能,优化工艺后喷涂的梯度热障涂层结合强度达到50 MPa。     

反应火焰喷涂工艺对复相陶瓷涂层孔隙率和硬度的影响

以Ti粉、B4C粉和蔗糖(碳的前驱体)为原料,采用反应火焰喷涂技术在钢基体表面制备了TiC-TiB2复相陶瓷涂层,研究了反应火焰喷涂工艺参数(喷涂距离、送粉气压力和喷涂团聚粉的预热温度)对涂层孔隙率和显微硬度的影响.结果表明,在一定条件下,随喷涂距离增加、送粉气压力增大、喷涂粉体预热温度升高,涂层的孔隙率和显微硬度均分别表现出减少和增加的趋势.正交试验结果表明,Ti-B4C-蔗糖体系制备TiC-TiB2涂层最佳工艺条件是喷涂距离为220 mm,送粉气压力为0.3 MPa,团聚粉预热温度为240℃.涂层主要由TiC0.3N0.7、TiB2与TiO2相及孔隙组成,其中TiC0.3N0.7-TiB2为涂层的主相,TiO2为副产物相.涂层与基体之间既有机械结合,又有冶金结合.     

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.     

超音速等离子喷涂工艺对纳米Al_2O_3-13%TiO_2涂层的影响

采用四因素三水平正交试验,通过显微硬度和孔隙率两项指标的评估,对超音速等离子喷涂电流、电压、Ar气流量和喷涂距离4个工艺参数进行了优化设计。结果表明,4个因素对纳米Al2O3-13%TiO2涂层综合性能的影响主次顺序是:喷涂电压、Ar气流量、喷涂距离、喷涂电流,并最终确定了最优的喷涂参数。利用XRD、SEM等手段分析了纳米Al2O3-13%TiO2复合粉末和涂层的相结构和微观结构,采用显微硬度计和图像处理方法测定了涂层的显微硬度和孔隙率。最优工艺参数制备的涂层显微硬度值1208 HV,孔隙率为2.26%,拉伸法测定其结合强度为48 MPa。     

等离子喷涂Al2O3陶瓷涂层的工艺研究

采用SprayWatch-2i粒子测速仪测定等离子喷涂时粒子的飞行速度及温度,确定最佳喷涂电流和电压参数,改变送粉方式和送粉速率制备Al2O3涂层.研究所制备涂层的孔隙率、显微硬度、耐磨性及结合强度,研究结果指出：影响Al2O3涂层质量的主要工艺参数为喷涂功率、送粉方式和送粉速率,等离子喷涂10～40μmAl2O3粉末制备Al2O3陶瓷涂层的最佳工艺参数为电流600 A、电压60 V、枪内送粉、送粉速率10.25 g/rmin.     

铝合金消失模铸造涂料行为的研究

研究了铝合金消失模铸造过程中的涂料行为。实验结果表明,保温涂料可以提高消失模铸造铝液的充型速度,但会降低铝件密度,而激冷涂料的作用与之相反。为提高消失模铸造铝液的充型速度,并减少其针孔,应采用低透气性的保温涂料,且涂层厚度不能太大,以０．２～０．３ ｍ ｍ 为佳。     

铝合金与复合材料组合构件的涂装工艺

目的解决底/面漆涂层在铝合金与复合材料基材表面经常出现剥离、起泡、开裂等缺陷问题。方法通过对问题涂层部件的结构设计合理性分析,指出了封闭式蒙皮结构部件出现的设计缺陷。对铝合金与复合材料的加工工艺进行了分析,用对比试验的方法,验证了铝合金阳极氧化处理工艺所生成的保护膜对涂层性能的影响。通过改进表面前处理工艺,验证了复合材料表层残留的脱模剂是影响涂层附着力的主要原因。以改善涂层应力变化适应能力为目的,调整了涂料韧性配方,涂覆不同的基材和相关结构部件,用可模拟产品试验考核状态的"温度冲击+振动+湿热"联合加载试验方法,验证了设计与工艺改进后的涂层性能。结果合理设计通气孔后,消除了封闭式蒙皮结构部件内部气体的膨胀效应,改进铝合金与复合材料表面前处理工艺和涂料韧性后,涂层不再出现起层开裂现象。结论封闭式蒙皮结构部件应设置内外通气工艺孔,彻底清除复合材料表面脱模剂渗透层和铝合金表面的阳极氧化膜,选用韧性好的涂料体系,能够有效提升铝合金与复合材料组合构件表面涂层的环境适应性能。     

5056铝箔表面新型三价铬转化膜的形成过程及影响因素

目的 提高5056铝箔的耐腐蚀性能,探究新型三价铬转化膜的形成过程和主要影响因素。方法 在自主研发的新型三价铬转化液中对5056铝箔进行表面处理,通过改变镀膜时间、镀液p H、镀液温度来调控转化膜的结构和性能;通过重铬酸钾点滴测试、电化学测试、接触角测试、中性盐雾试验,对新型转化膜的耐腐蚀性能和表面特性进行表征;采用超薄切片辅助扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、拉曼光谱对膜层的结构和成分进行分析。结果 在优化工艺条件下,可在5056铝箔表面获得一层厚度约为80 nm、具有较强疏水特性的化学转化膜,其主要成分为Ti O2、Zr O2、Al2O3、Cr(OH)3;经过三价铬转化膜处理后,在中性盐雾试验进行1 632 h后未观察到5056铝箔试样出现明显腐蚀迹象,也未发现三价铬向六价铬的转变。结论 采用新型三价铬镀膜处理可以大幅提高5056铝箔在含Na Cl环境中的耐腐蚀性能,随着镀膜时间的延长,合金表面先后经历转化膜的形核、稳定生长、开裂起皮、再生长与开裂起皮动态平衡等4个阶段,当转化膜稳定生长并完全覆盖合金表面时,其耐腐蚀性能最好。     

5083 铝合金环氧涂层盐水浸泡失效研究

目的研究铝合金基体上环氧涂层在盐水浸泡环境中的电化学阻抗谱变化规律,揭示涂层失效的原因和机制。方法采用电化学阻抗谱技术、红外测试、扫描电镜及能谱分析等方法,研究涂覆在5083铝合金基体上的环氧涂层在盐水浸泡过程中的裂化过程和失效机制。结果在3.5%(质量分数)Na Cl溶液的连续浸泡下,涂层电阻明显下降、电容明显增大,相应的涂层孔隙率和吸水体积百分数均逐渐增加;长期浸泡后,涂层孔隙率和吸水体积百分数均趋于稳定。随着浸泡时间的增加,涂层表面孔洞等缺陷增多,保护作用减弱;涂层内氧元素含量逐渐增加,碳元素含量逐渐减小;涂层内有羟基生成和C—O键的断裂发生。结论环氧涂层中环氧官能基团在电解质溶液中发生水解,水解形成羟基和氨基等亲水基团以及涂层中存在的孔洞等缺陷,进一步促进电解液的渗透,加速涂层的劣化。金属基体表面腐蚀反应会促进涂层与基体的剥离,腐蚀产物在涂层内的累积,也会导致涂层内孔隙和缺陷增多,促进涂层劣化。     

铝合金化学镀镍工艺研究

对6061铝合金化学施镀了Ni-P合金镀层.以硬度为考察指标正交优化了化学镀镍液,其优化配方为:NiSO4·6H2O 25g/L,NaH2PO2·H2O 25 g/L,CHCOONa·3H2O 20 g/L,C3H6O3(乳酸)20 g/L.探讨了十二烷基硫酸钠、温度、pH值对镀层性能的影响,研究结果表明:当质量浓度为...     

7A55铝基表面微区等离子烧结复合 陶瓷涂层的工艺与机理

目的 通过优化电解液配方和电参数输出模式,得到改性微弧氧化新工艺,制备出综合性能优良的SiO2-Al2O3复合陶瓷涂层。方法 采用碱性硅酸盐体系电解液为诱发起弧剂,加入80~150 mL/L的碱性硅溶胶溶液和60~80 g/L蔗糖等成分为辅助添加剂,同时在电参数中加入负电参数,在7A55铝合金基体表面完成了SiO2-Al2O3复合陶瓷涂层的制备。采用SEM和EDS等测试方法分析了复合陶瓷的微观形貌和组成元素,并与制备单一Al2O3陶瓷涂层的微弧氧化工艺进行对比,分析新工艺的成膜机理。结果 改性新工艺能够在7A55铝合金基体表面制备出SiO2-Al2O3复合陶瓷涂层,厚度达到100 μm以上,其制备效率相比微弧氧化制备单一Al2O3陶瓷涂层提高了2~3倍。复合陶瓷涂层由表及里,Al2O3含量增加,SiO2含量减少,表面呈致密的球形颗粒状,没有单一Al2O3陶瓷涂层的微裂纹和大量烧蚀孔洞。新工艺除了微区放电形成微区等离子弧烧结,得到Al2O3陶瓷涂层外,还有SiO2的吸附沉积,为吸附与烧结综合作用过程。结论 加入含纳米SiO2的碱性硅溶胶等成分改性电解液,有利于改善陶瓷涂层结构,提高致密性。     

锌铝涂层的研究开发与应用

锌铝涂层(也叫达克罗涂层)是一种新兴的金属防腐涂覆技术。它具有高耐蚀、无污染、无氢脆等优点。对锌铝涂层的配方、工艺及其应用进行了研究。通过对分散剂、流平剂等的优选,获得了多层片状叠加的致密涂层。通过盐雾试验和酸碱浸泡腐蚀试验比较了锌铝涂层、磷化膜和电镀锌层的性能,表明锌铝涂层是一种优良的耐腐蚀涂层。     

超音速火焰喷涂铝青铜涂层微动磨损行为

目的 改善铝合金的抗微动磨损性能.方法 采用超音速火焰喷涂技术在ZL114A铝合金表面制备铝青铜涂层,在不同温度(25、200、300℃)下对有、无涂层的ZL114A铝合金样品进行微动磨损测试,通过对涂层性能和磨痕形貌进行表征分析,探索铝青铜涂层的抗磨损性能.结果 铝青铜涂层均匀致密,与铝合金基体结合良好,显微硬度为279HV0.3,结合强度为74 MPa.不同温度(25、200、300℃)下,涂覆铝青铜涂层样品的平均微动摩擦系数分别为0.898、0.886、0.744,磨损率分别为10.249×10–7、0.035×10–7、0.207×10–7 m3/(N·m),相比基体的平均微动摩擦系数和磨损率,3种温度下分别下降了34.5％、42.9％和58.9％.对磨痕的形貌和三维轮廓的分析表明,在25、200、300℃下,铝青铜涂层的磨损机制不相同,25℃下为磨粒磨损和剥层,200℃下为磨粒磨损、剥层、氧化磨损和粘着磨损,300℃下为塑性变形、氧化磨损和粘着磨损.结论 制备的铝青铜涂层改善了基体的抗微动磨损性能.     

铝型材的电泳涂装工艺

针对我国铝型材电泳涂装的发展现状,着重介绍了用于铝型材的电泳涂装工艺.还介绍了阳极电泳涂装的原理,电泳涂料和涂装工艺及阳极电泳的设备,分析了影响电泳涂装的主要因素.此外还提出了发展铝型材电泳涂装的一些建议.     

Assessing Process and Coating Reliability Through Monitoring of Process and Design Relevant Coating Properties

Thermal spray in general, plasma spray in particular, is a highly complex process with numerous interacting variables associated with generation of the spray stream, deposit formation dynamics, and the resultant property linkages. Compounding this variability further are both the spatial (different booths and different locations) and temporal (process start-stops, hardware degradation, operator etc.) effects. As such, an understanding of process and coating consistency and variability offers significant challenges. Recent scientific advances as well as measurement tools have enabled elucidation of the intrinsic variabilities associated with each of the process sub-steps; however, integrated understanding of the system level reliability is still lacking. This article seeks an integrated assessment of process and coating reliability through systematic measurements of variabilities during each stage of the process subjected to different operating parameters. Through critical examination of first-order process maps, the influence of process parameters on particle state is reviewed for repeated spray runs with a single parameter effect as well as across a spectrum of process parameters. In addition, influence of these changes on design-relevant coating properties were obtained for plasma-sprayed zirconia through recourse to novel in situ and ex situ substrate curvature measurements. Finally, the implications of such integrated reliability studies have been explored through collaborative experiments conducted in the industrial sites.