电弧喷涂工艺参数对Zn-Al伪合金制模涂层性能的影响

为了提高电弧喷涂模具的复制精度和使用寿命,研究了喷涂工艺参数变化对电弧喷涂制模中Zn-Al伪合金金属壳的硬度和致密性的影响.试验采用Zn丝作阴极,Al丝作阳极进行电弧喷涂.在固定喷枪移动速度和喷涂角度为90°的条件下,分析得出,送丝速度和喷涂距离对伪合金涂层硬度、孔隙率影响较小,而电弧电压和压缩空气压力对伪合金涂层硬度、孔隙率影响较大,并通过正交分析法得出了电弧喷涂制备Zn-Al伪合金涂层的最佳工艺参数:电弧电压30 V,送丝速度5m/min,喷涂距离200mm,压缩空气压力0.5 MPa.最后分析了不同工艺参数下涂层的金相组织.     

冷喷涂Zn-Al合金涂层组织结构和力学性能研究

以Q235钢为基体制备高压冷喷涂Zn-Al合金涂层,研究了基体粗糙度对冷喷涂Zn-Al合金涂层组织结构、显微硬度和结合强度的影响。研究表明,冷喷涂Zn-Al合金涂层具有致密的组织结构,涂层孔隙率在0.5%以下,并且在喷涂过程中没有产生粉末相变和氧化,随着基体粗糙度增加,涂层-基体界面的机械咬合得到明显改善。基体粗糙度对涂层显微硬度的影响主要集中在涂层-基体界面附近,随着基体粗糙度增加,该界面附近涂层的显微硬度随之增加,而远离该界面的涂层显微硬度受基体粗糙度的影响不大。基体粗糙度对涂层结合强度有显著影响,当基体粗糙度由1.6增加到10.2μm时,涂层结合强度由7.5增加到46.4 MPa,拉伸断裂失效模式由粘着断裂转变为粘着断裂、粘聚断裂的复合失效模式。     

机械镀Zn-Al合金镀层的耐腐蚀性能研究

为了增强机械镀镀层的耐腐蚀性能,采用机械镀方法,以含铝5%(质量分数)的Zn-Al合金粉为原料,在Q235钢材基体表面制备了Zn-Al合金镀层。利用扫描电镜(SEM)表征了合金镀层的截面和断面形貌;采用极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)分析了合金镀层在3.5%NaCl溶液中的电化学行为;通过中性盐雾腐蚀实验分析了合金镀层的耐蚀性,并采用XRD分析了镀层的盐雾腐蚀产物。结果表明,Zn-Al合金镀层由葫芦状的Zn-Al合金颗粒交错互嵌堆积而成,镀层颗粒之间以类似隼接的连接方式搭接“卡锁”;与机械镀Zn层相比,Zn-Al合金镀层的腐蚀电位正移了209 mV,腐蚀电流密度仅为纯Zn镀层的7.1%左右,极化电阻为纯Zn镀层的14倍;Zn-Al合金镀层的容抗弧半径明显大于纯Zn镀层的弧半径,且Q_dl较纯锌层减小;纯Zn镀层出现白锈和红锈的时间分别为24和362 h,而Zn-Al合金镀层出现白锈和红锈的时间为48和504 h。Zn-Al合金镀层的耐中性盐雾腐蚀性能明显优于纯Zn镀层,合金镀层对电荷转移具有更好的抑制作用,且Zn-Al合金镀层的腐蚀产物结构致密,可增强物理屏蔽功能。     

纳米Al2O3封孔对电弧喷涂3Cr13涂层耐腐蚀性能的影响

采用电弧喷涂技术在Q235钢基体上制备了约150μm厚的3Crl3涂层,并采用3种添加不同含量的纳米AlO3异丙醇溶液的有机硅树脂对其进行封孔处理,利用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）对涂层的微观组织和物相组成进行分析,采用全浸泡腐蚀、乙酸盐雾腐蚀以及电化学腐蚀试验研究了未封孔及封孔涂层的耐腐蚀性能。结果表明：3Crl3涂层的物相组成主要为α—Fe（Cr）和Cr2O3涂层为典型的层状堆积结构,孔隙率约为11％;涂层封孔后的耐腐蚀性能明显优于未封孔涂层的,而且添加质量分数为6％的纳米AIz03异丙醇溶液的有机硅封孔剂对3Crl3涂层耐腐蚀性能的提高最为显著。     

激光重熔改性对电弧喷涂Al涂层性能的影响

为改进电弧喷涂Al层和钢基体之间的结合强度,利用Comsol软件分析不同激光功率对材料温度场的影响,然后通过激光重熔工艺对模拟结果进行实验验证。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)分析试样界面形貌、涂层化学元素与微观结构组成,探讨了涂层与基体的结合性能,并通过电化学腐蚀实验分析涂层耐腐蚀性能。结果表明,在600W和1000W激光功率下,基体与涂层均未实现理想结合;在800W功率下,Al涂层与基体在激光重熔后由机械结合变为冶金结合,形成了基体-结合层-涂层的复合结构,使基体与涂层的结合性能得到显著提高,强化了Al涂层的耐腐蚀性能。     

电弧喷涂Zn/Al伪合金涂层耐蚀性能研究

在钢构件表面,利用热喷涂技术制备锌、铝和锌铝合金涂层可以对基体达到长效保护的目的.采用电弧喷涂装制成功制备出了锌铝伪合金镀层,通过中性盐雾试验、扫描电镜(SEM)等手段研究了其结合强度、耐蚀性能并与纯锌、铝涂层进行了比较分析.结果表明,锌铝伪合金涂层的结合强度和耐蚀性能均优于Zn-15%Al合金涂层.     

添加P和RE对碳钢耐腐蚀性能的影响

主要研究P和RE复合对碳钢耐腐蚀性能的影响;通过模拟工业大气环境的周期浸润实验室加速试验,对试验钢进行了腐蚀失重分析;并通过X射线衍射等手段对锈层进行了分析.结果发现:通过添加P及少量RE,可以使碳钢获得很好的耐候性.P和RE的复合作用机理主要是促进锈层中α-FeOOH的形成,同时抑制γ-Fe2O3生成,改变锈层结构,从而使锈层更为致密.     

电弧喷涂Zn—Al—Mg—RE粉芯丝材及其涂层的制备

在前期研发出Zn-Al-Mg-RE粉芯丝材制备新型防腐涂层技术的基础上,提出了采用Zn-Al合金带材包覆复合粉末的新工艺制造Zn-Al-Mg-RE粉芯丝材,设计制造了Al质量分数分别为2%,5%,8%的系列Zn-Al合金带材,测试了带材的硬度、拉伸强度和伸长率等力学性能指标,并和国外新近研制的Zn-Al合金带材(A220)展开对比;研究粉芯丝材的制造工艺.结果显示,选用的带材中Zn-2Al带和A220带材能够满足粉芯丝材的生产要求.利用研制的粉芯丝材进行电弧喷涂实验,发现这两种丝材的喷涂稳定性都较好,制备的涂层较致密,层状组织特征明显,时间电位曲线显示两种涂层均表现出较强的耐蚀性能,在实验后期,两者的电极电位趋于一致.     

电弧喷涂Al,Zn涂层和Al-Zn伪合金涂层的磨损性能

采用电弧喷涂制备了Al涂层、Zn涂层和Al-Zn伪合金涂层,在Falex试验机上测试了3种涂层的磨损性能。利用扫措电镜（SEM）、X－射线衍射分析（XRD）、能谱分析（EDX）等手段,地试样磨痕形貌及悄进行了分析。结果表明：Al涂层的磨损主要为粘着磨损和磨粒磨损,Zn涂层的磨损主要为氧化磨损,Al-Zn伪合金涂层的磨损兼有Al,Zn2种涂层磨损特征,但更接近于Zn涂层的磨损机理。3种电弧喷涂层中,Zn涂层的耐磨性能优于其他2种涂层,Al-Zn伪合金涂层的耐磨性能介于两者之间,但更接近于Zn涂层。在140℃以下,温度对3种涂层的磨损性能影响不显著。     

喷涂距离对热喷涂非晶合金涂层组织和腐蚀性能的影响

采用超音速火焰喷涂技术在45钢基体上制备Fe基合金涂层。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜和电化学腐蚀等测试技术研究了喷涂距离对涂层表面形貌、结构及腐蚀性能的影响。结果表明,喷涂距离对于涂层形貌和结构有较大的影响,喷涂距离过长或者过短都不利于非晶涂层的获得。耐腐蚀试验表明,Fe基非晶涂层具有良好的耐腐蚀性能。表面形貌观察表明,合金涂层的腐蚀产物随喷涂距离的增加而增多,并伴有大量腐蚀坑和脱落现象的出现。     

高速电弧喷涂Ni-50Cr合金涂层的抗高温氧化性能

首先采用高速电弧喷涂技术在20G钢基底上制备了Ni-50Cr合金涂层,并对其进行了750℃的高温氧化试验,然后采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪以及能谱仪等研究了涂层的抗高温氧化性能,并与目前广泛使用的Tafa 45CT合金涂层以及基体锅炉用20G钢进行了对比研究,同时探讨了涂层的氧化机理。结果表明:Ni-50Cr涂层呈典型的层状结构,其抗高温氧化性能分别比20G钢基体和Tafa 45CT涂层提高了85倍和1.3倍;涂层表面腐蚀产物主要由NiO,Cr2O3和NiCr2O4组成;与Tafa 45CT涂层相比,铬含量的增加有利于Ni-50Cr涂层在高温下生成致密的Cr2O3层,提高涂层的抗高温氧化性能。     

超音速电弧喷涂Monel合金涂层的电化学腐蚀特性

利用超音速电弧喷涂技术制备了Monel合金涂层,采用扫描电镜、能谱分析、X射线衍射等分析了涂层的显微结构、成分和相组成,并对涂层的结合强度和耐腐蚀性能进行了测试.研究表明,工艺参数对涂层的显微结构影响较小,局部结合界面区域出现孔隙;涂层主要由镍铜无限固溶相组成;涂层的结合强度和耐蚀性能随着电弧电压的升高而提高,平均结合强度最高达到23.25 MPa.涂层在5%HCl酸性溶液中,H+的浓度与腐蚀速率成正比,电位基本稳定在-400 m V并逐渐下降;在5%Na OH溶液中能很好地保护基体,涂层中的镍优先腐蚀而发生脱镍现象,4 h后腐蚀电位已趋于平衡,约为-300 m V.     

铝合金电弧喷涂纯铝涂层的耐蚀性能

海洋环境下存在大量的氯离子,铝合金容易发生点蚀.利用电弧喷涂技术在铝合金表面喷涂纯铝,采用浸泡、盐雾和电化学试验等方法测试了涂层在5%NaCl溶液中的腐蚀行为.结果表明,常温浸泡144～480 h或连续喷雾500～720 h后,涂层表面的孔隙因被腐蚀产物堵塞,对氯离子可起到暂时的隔离作用,从而促进了氧化膜的形成,使腐蚀电位提高、腐蚀电流减小、腐蚀速率减缓,涂层对铝合金基体起到良好的保护作用;将涂层用环氧树脂封孔后,防腐蚀效果显著提高.     

高速电弧喷涂制备复合涂层的性能研究

为提高涂层性能和使用寿命,设计了FeAICrNi／3cr13、N195AI／3Cr13和ICr13／3Cr13的3种复合涂层和不喷涂过渡层的3Cr13涂层,利用扫描电镜、能谱仪和微动摩擦磨损设备等测试技术分析了4种涂层的微观组织和微区成分组成,研究了喷涂不同过渡层对复合涂层结合强度的影响,重点考察了FeAlCrNi／3Cr13复合涂层的耐磨性能。     

La、RE对Al－Mg－Si合金耐蚀性能的影响

研究了稀土元素Ｌａ和混合稀土对Ａｌ－Ｍｇ－Ｓｉ合金耐蚀性能的影响，测定了合金在３．５％（ｗｔ）ＮａＣｌ溶液和５．０％（ｗｔ）ＨＣｌ溶液中的电化学阻抗谱，并用ＸＰＳ对合金表面的成分进行了分析。结果表明，稀土元素的加入改变了钝化膜的成分，使合金的显微组织更加均匀，从而提高了合金的耐蚀性。     

La,RE对Al—Mg—Si合金耐蚀性能的影响

研究了稀土元素Ｌａ和混合稀土对Ａｌ－Ｍｇ－Ｓｉ合金耐耐蚀性能的影响，测定了合金在３．０％（ｗｔ）ＮａＣｌ溶液和５．０％（ｗｔ）Ｈｃｌ溶液中的电化学阻抗谱，并用ＸＰＳ对合金表面的成分进行了分析。结果表明，稀土元素的加入改变了钝化膜的成分，使合金的显微组织更加均匀，从而提高了合金的耐蚀性。     

固溶处理对Al-4.2Zn-1.3Mg合金耐腐蚀性能的影响

目前关于固溶处理对Al-Zn-Mg系合金耐腐蚀性能的研究较少涉及电化学性能。采用开路电位、极化曲线、电化学阻抗谱及腐蚀失重等方法,研究了经不同固溶处理的Al-4.2Zn-1.3Mg合金在3.5%Na Cl溶液中的腐蚀行为。结果表明:5种固溶处理制度处理的Al-4.2Zn-1.3Mg合金在3.5%Na Cl溶液中浸泡1 h后的电化学阻抗谱均为较大半径的容抗弧;浸泡168 h后,容抗弧的半径均逐渐减小,低频均出现Warburg阻抗,腐蚀反应均受溶液扩散控制;合金经DST4(460℃×1 h+480℃×1 h)固溶处理后,腐蚀电位最高,腐蚀电流密度最小,耐蚀性较好;经DST4固溶处理的Al-4.2Zn-1.3Mg合金在3.5%Na Cl溶液中腐蚀速率随时间的增加而下降,最终维持一个稳定值;在试验时间内,采用D(t)=0.155 43t0.502 45拟合后,腐蚀速率理论值和实测值吻合良好。     

喷涂工艺对Fe-Ni-B喷涂涂层组织性能的影响

采用高速火焰喷涂技术以及等离子喷涂技术制备了Fe-Ni-B涂层.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线荧光光谱仪(EDX)分析了粉末以及涂层的微观结构、涂层到基体的成分分布.利用X射线衍射(XRD)分析了喷涂态的涂层物相.并对涂层的结合强度及抗热震性能进行了试验研究.研究结果认为:等离子喷涂层组织更为致密,但其热喷涂涂层存在的层状结构也更加明显.熔融液滴在涂层表面的平铺效果都比较好.Fe、Ni元素的分布从涂层到基体基本成均匀分布,避免了局部元素偏析所造成的应力集中.热震后,等离子喷涂涂层中的裂纹分布细小且无规律.高速火焰喷涂涂层裂纹主要集中在涂层与基体结合部位.根据材料抗热震性能的能量理论和弹性理论,等离子喷涂涂层的抗热震能力更强.并且涂层的断裂失效主要产生在结合部位.     

高速电弧喷涂Fe-Al/WC复合涂层的组织和性能

采用粉芯丝材和高速电弧喷涂技术（HVAS）原位合成了Fe-Al/WC金属间化合物基复合涂层，并研究了涂层的显微组织和性能。结果表明，铁铝涂层的成分为Fe-13.87Al-17.27C-3.35W-2.59Ni-1.27Cr-18.140(原子分数，%），主要相是Fe3Al,FeAl和α-Fe相，还有少量WC，W2C和Al2O3。TEM观察的涂层的扁平颗粒内是微晶组织，在一些区域还发现有非晶组织，说明在高速电弧喷涂过程中达到了很高的冷却速度。涂层具有相对较高的结合强度和显微硬度，以及较低的密度和孔隙率。