正交试验设计优化等离子喷涂纳米Al2O3-13%TiO2涂层工艺参数

为了深入研究等离子喷涂纳米Al2O3-13%TiO2(质量分数)工艺参数与涂层性能之间的关系,采用正交试验设计法,针对等离子喷涂过程中喷涂距离、喷涂电流、主气压力及辅气压力等4个主要参数,选用L9(34)正交表,以涂层结合强度为指标开展制备工艺参数的优化。结果表明,影响涂层结合强度的因素主次顺序是喷涂电流、喷涂距离、主气压力、辅气压力;等离子喷涂纳米Al2O3-13%TiO2最佳工艺参数为:喷涂距离110mm,喷涂电流870A,主气压力0.31MPa,辅气压力0.97MPa,优化工艺喷涂的涂层结合强度达到31.5MPa。     

铝基粉芯线材电弧喷涂工艺参数优化研究

为了使铝基粉芯线材电弧喷涂涂层获得优良的涂层性能,选择涂层孔隙率为判据,通过正交试验和OLYC IA m3金相图像分析系统对铝基粉芯线材电弧喷涂工艺进行了优化,同时采用SprayW atch热喷涂监控系统对喷涂过程中粒子的飞行速度和温度进行了测定.经研究得到了铝基粉芯丝材电弧喷涂的最佳工艺参数.结果表明,影响铝基涂层致密性的工艺因素按主次顺序分别为喷涂气压、喷涂电压和喷涂距离;在所选试验范围内,随气体压力和喷涂电压的增大、喷涂距离的减小,涂层的孔隙率降低;在优化的喷涂工艺参数条件下,铝基涂层最小孔隙率可达1.3%.     

油管内壁耐温耐磨涂层材料的研制及性能研究

针对我国油气传输管道在高温高压(150~200℃,34~36 MPa)服役条件下的磨损腐蚀问题,以无溶剂环氧树脂体系为基础,通过固化剂及填料筛选、配方正交设计及黏度影响因素研究,研制了适用于油管内壁综合性能良好的耐温耐磨涂层材料。涂层采用固化反应温度更高以及力学性能更好的0421型固化剂,选择碳化硅、碳纤维和聚四氟乙烯作为填料,研究不同粒径的填料所制备涂层的力学性能和黏度,发现当碳化硅粒径为18μm,碳纤维粒径为75μm时,涂层力学性能更佳且黏度更低,同时通过正交试验确定了碳化硅、碳纤维和聚四氟乙烯的最佳用量分别为占树脂总量的30%、10%、5%,并在涂料体系黏度影响因素研究中发现聚四氟乙烯对体系的黏度影响最大。以上述试验为基础,最终研制出的涂料及涂层各项性能达到技术指标要求。     

基于正交试验设计的电弧喷涂NiAl/3Cr18Mo复合涂层的性能研究

为获得制备NiAl/3Cr18Mo复合涂层综合性能较优的最佳工艺参数,采用正交法设计试验方案,利用电弧喷涂技术制备NiAl/3Cr18Mo复合涂层,系统研究了工作电流、电弧电压、空气压力和工作距离对复合涂层性能稳定性的影响规律.利用超景深三维显微系统对涂层的显微组织进行分析,并以结合强度及硬度为判据,总结了工艺参数与涂层性能的关系.结果 表明:工艺参数中工作电流、工作距离对NiAl/3Cr18Mo复合涂层结合强度的影响程度最大,空气压力和电弧电压影响较小;工作电流、工作距离对NiAl/3Cr18Mo复合涂层硬度的影响程度较大,电弧电压和空气压力影响次之.在工作电流200 A、电压32 V、空气压力0.6 MPa、工作距离170 mm时所制备的涂层综合性能最好.     

电弧喷涂工艺参数对Fe基涂层组织及耐磨性的影响

为保证大面积施工过程中电弧喷涂涂层质量的稳定性,采用正交设计方法研究了电弧喷涂工艺参数对Fe基耐磨涂层耐磨性的影响.确定最佳电弧喷涂工艺参数为:喷涂电流180 A,喷涂电压32 V,喷涂压力0.55 MPa,喷涂距离100 mm.试验结果表明:采用优化后的最佳工艺参数喷涂,涂层相对耐磨性为Q235钢的15.6倍,比优化前的1号涂层相对耐磨性提高近1倍.涂层中的孔隙率是影响涂层耐磨性的主要因素,采用适中的电弧电压可减少涂层中的孔隙率和氧化物数量,有利于提高涂层的耐磨性,获得具有良好综合性能的涂层.     

玻璃鳞片含量对环氧类重防蚀涂层抗蚀性能的影响

通过测试环氧类玻璃鳞片涂层的吸水率和腐蚀电化学参数，研究了鳞片含量对环氧类重防蚀涂层抗渗透性能的影响。研究结果表明：当玻璃鳞片质量分数小于30％，涂层的抗渗透性能随鳞片含量的增加而增强；当玻璃鳞片质量分数为30％时，涂层的抗渗透性能最强；当玻璃鳞片质量分数超过35％时，涂层的抗渗透性能随鳞片含量的增加而降低。     

超音速火焰喷涂硅酸盐玻璃涂层工艺研究

采用超音速火焰喷涂技术制备了硅酸盐玻璃涂层,通过扫描电镜、能谱、衍射和强度试验研究了涂层的组织特征、机械性能等.研究表明,制备玻璃涂层的最佳工艺为:粉末颗粒尺寸为25～50μm,氧气流量34～36m3/h,煤油流量13～14L/h,喷涂距离25cm;涂层组织较致密,玻璃涂层厚度可达到0.5mm以上;涂层基本呈非晶态,热喷涂后玻璃涂层冷却速度对涂层的析晶行为有一定影响;涂层与基体之间的结合形式为机械结合,涂层的内聚强度约为8MPa,其拉伸断裂形式为宏观脆性断裂,涂层具有一定硬度和抗冲击性能.     

8种管线内防腐蚀技术在胜利油田的中试应用及性能评价

通过宏观检查、交流阻抗测试、电火花检漏测试、附着力试验、抗冲击性试验、耐化学性试验和微观形貌分析等手段,对H87涂层管、HT515涂层管、EP-67玻璃鳞片涂层管线、玻璃钢、钢骨架复合管、尼龙复合管、PE内衬管、玻璃釉内衬管等8种管线内防腐蚀技术进行了1 a的中试应用及解剖评价.结果表明,EP-67玻璃鳞片涂层管道、钢骨架复合管、尼龙复合管的防腐蚀性能及整体性能较好,作为油田集输系统比较适宜的内防腐蚀技术有较好的应用前景;玻璃钢管不适宜在较大压力下应用;PE内衬管防腐蚀性能较好,但温度高于50℃时内衬与管道结合力差;玻璃釉内衬管、HT515和H87涂层管道的整体性能及防腐蚀性能均较差,不适宜在油田推广应用.     

等离子喷涂工艺参数对钼涂层结合强度的影响

为了得到更高结合强度的等离子喷涂钼层,设计正交试验并优化参数,研究了主要参数(主气流量、辅气流量、距离、冷风嘴压力)、喷嘴型号、冷却速率对涂层结合强度的影响。结果表明:辅气与主气对涂层结合力影响最大;ф5.54 mm的GP喷嘴喷涂的钼涂层的结合强度比ф6.35 mm的GH喷嘴喷涂的钼涂层的更高;应采用较小的冷却速率以得到较高的钼涂层结合强度,以避免因冷速过大产生过多微观裂纹,减低涂层结合强度。     

等离子喷涂工艺参数对钽涂层滑动摩擦性能的影响

目前,用等离子喷涂工艺制备钽涂层及对其摩擦性能的研究报道很少。采用等离子喷涂制备钽涂层,并研究了涂层的滑动摩擦性能,探讨了喷涂功率、喷涂距离和送粉速率对喷涂过程中钽粉温度和速度的影响,采用SEM分析了涂层的典型组织结构,用球盘型摩擦磨损试验机测试了室温、无润滑条件下涂层的滑动摩擦性能。结果表明,喷涂功率、喷涂距离和送粉速率对钽飞行粒子的温度和速度都有较大的影响,等离子喷涂优化参数为喷涂功率36kW、喷涂距离150mm、送粉速率45g/min时,钽涂层的组织致密、耐磨性好,密度和硬度分别为15.2g/cm3,759HV,涂层的抗拉强度超过40MPa;涂层的滑动摩擦失效行为主要表现为疲劳剥落,在试验范围内,各种喷涂工艺参数获得的涂层滑动摩擦系数相近。     

超音速火焰喷涂制备WC-Cr3C2-Ni涂层工艺参数的优化

采用超音速火焰(HVOF)喷涂在Q235钢表面制备了WC-Cr_3C_2-Ni涂层,以喷涂距离、氧气流量、煤油流量为变量,设计了三因素三水平正交试验,并对涂层孔隙率、显微硬度和综合指标进行了评分,获得了最佳工艺参数组合。结果表明:WC-Cr_3C_2-Ni涂层的最佳工艺参数为氧气流量1 740scfh(49 242L·h~(-1))、煤油流量7.0gph(26.495L·h~(-1))、喷涂距离330mm。     

SiO2气凝胶对复合隔热涂料性能的影响

以SiO2气凝胶为功能填料,丙烯酸树脂为成膜剂,制备透明隔热涂料。将其涂覆于5mm厚的普通玻璃上制成涂层,并对涂层进行一系列性能测试,包括接触角、红外光谱、光学性能及隔热效果等。结合实验数据分析纳米SiO2含量对复合涂料性能的影响,得出最佳的涂料配方。结果表明,该透明隔热涂料具有良好的化学稳定性和隔热性能,在500W红外灯照射10min时,样品与空白玻璃温差为11℃。     

以烷氧基硅烷溶胶-凝胶技术制备纳米ATO透明隔热涂层

将硅氧烷水解液与纳米ATO(锑掺杂氧化锡)的乙醇浆液掺混,形成复合溶胶,然后浸涂于玻璃基底上并加热固化,以制备有机硅树脂基ATO透明隔热涂层。用SEM观察了涂层表面结构,考察了溶胶中ATO固含量对涂层透明隔热性能的影响,测试了涂层力学性能。发现:ATO以纳米颗粒形式均匀分布在玻璃表面;当溶胶中ATO固含量为10%时,涂层在可见光区透过率达80%,红外阻隔率达65%;涂层实际隔热效果明显(涂层玻璃覆盖的泡沫塑料箱内温度较无涂层玻璃覆盖箱内温度低13℃);相比早期的纳米ATO/水性聚氨酯涂层,本研究所得涂层硬度达5H,附着力达0级,耐水、耐候性能优良。研究为推动透明隔热纳米涂料的实际应用有帮助。     

Ti-Al双丝超音速电弧喷涂涂层的滑动磨损特性研究

为了提高铝合金(LY12)的表面耐磨性,采用钛、铝金属丝材和SAS-Ⅰ型超音速电弧喷涂设备,利用二次回归正交试验方法、有润滑滑动磨损试验、涂层显微组织和磨损表面形貌观察、XRD分析,定量分析了喷涂电压和喷涂距离对涂层滑动磨损体积的影响规律,并进行了喷涂工艺参数的优化及其与基体滑动磨损的对比试验.结果表明:在特定的磨损和喷涂条件下,当喷涂距离较小时,随喷涂电压的增大,涂层的体积磨损量逐渐减小;随着喷涂距离的增加,涂层的体积磨损量随喷涂电压的升高逐渐增大,并且喷涂距离越大,涂层的体积磨损量随喷涂电压增大的速率愈大.当喷涂电压比较低时,涂层的体积磨损量随喷涂距离的增大而降低,但是,随喷涂电压的逐渐升高,涂层的体积磨损量随喷涂距离的增大逐渐上升,并且,喷涂电压愈高,其随喷涂距离而增加的速率越快.当喷涂电压和喷涂距离分别为26V和0 236m时,涂层具有最佳的耐滑动磨损性能,根据该工艺参数制成的涂层,其滑动磨损体积仅为LY12铝合金的1/38.84.即在适当的工艺条件下,Ti-Al双丝超音速电弧喷涂涂层对LY12铝合金具有显著的表面耐磨强化作用.     

等离子喷涂纳米ZrO_2-8%Y_2O_3涂层的结构及性能

热障涂层能提高工件的性能,延长其使用寿命,但目前对其厚度0.5 mm以上的研究报道不多.为此,以纳米ZrO2-8%(质量分数)Y2O3粉末(YSZ)为原料,用等离子体喷涂法制备了3种厚度(0.6,0.8,1.2 mm)的热障涂层,并对涂层的结构和性能进行了研究.结果表明:纳米涂层主要由未熔粉末及周围的柱状晶、等轴晶组成,可观察到大量纳米晶,喷涂电流对组织结构的影响远大于喷涂距离;热障涂层结合强度随涂层厚度的增加而降低;涂层隔热性能随涂层厚度的增加而提高,温度越高优势越明显.     

喷涂距离对Fe基非晶涂层孔隙影响的研究

热喷涂涂层中孔隙的存在会降低涂层的耐蚀性,减少涂层寿命,而热喷涂工艺参数很大程度上影响涂层的孔隙率。本文采用计算机数值模拟和设计验证实验的分析方法,重点研究了JP-8000超音速火焰喷涂系统(HVOF)制备Fe基非晶涂层工艺参数中喷涂距离与涂层孔隙的关联性。利用商用计算软件Fluent计算平台,研究加入粉末粒子前,喷枪内火焰温度和速度的变化规律,以及加入非晶粉末后,不同喷涂距离条件下颗粒飞行过程的温度和速度的变化规律。仿真结果表明,喷涂距离为360~380 mm时,非晶粉末颗粒在撞击基板时处于半融化状态,颗粒在基板上具有良好的流动性,可获得孔隙率较低的涂层。验证实验结果与仿真结果一致。X射线衍射结果表明,粉末、不同喷涂距离所制备的涂层以及同成分的非晶条带均为完全非晶态结构。SEM和孔隙率统计结果表明,喷涂距离为370 mm时,涂层截面的孔隙较少,且孔隙率最低,为0.57%,验证了计算模拟优化的最佳喷涂距离范围。     

电弧喷涂工艺参数对1Cr13涂层与45钢结合强度的影响

电弧喷涂技术常用于机械零件如柱塞、曲轴等的修复.喷涂层与基体的结合强度直接影响其寿命,并与喷涂工艺有密切的关系.用正交设计试验方案,在45钢基体上采用电弧喷涂方法制备了1Cr13涂层,并通过涂层结合强度试验考察了喷涂工艺参数与涂层结合强度的关系.结果表明:电弧喷涂1Cr13钢丝的优化工艺参数为:电压32 V,电流240 A,喷涂压力0.7 MPa,喷涂距离150 mm;影响涂层结合强度的工艺参数从主到次依次为电弧电流、喷涂压力、喷涂距离和喷涂电压.     

改性纳米TiO2/环氧-聚氨酯水性防腐涂料的研制

以改性纳米TiO_2/环氧-聚氨酯为成膜物质,通过添加颜填料和多功能助剂,制得性能优异的水性防腐蚀涂料。探讨了乳液、玻璃鳞片和氧化铁红用量对涂膜耐蚀性能、附着力和抗冲击力等综合性能的影响。结果表明:当乳液、玻璃鳞片和氧化铁红质量含量分别为40%、30%和22%时,涂膜的耐蚀性能、附着力和抗冲击性能最佳。此外,水性防腐涂料的热稳定性能亦明显改善。     

卷材用聚氨酯抗菌涂料的研制

为了研制合适的、具有优异抗菌性能的卷材用涂料/涂层,根据颜料体积浓度(PVC)、临界颜料体积浓度(CPVC)对卷材涂料耐腐蚀性、附着力等性能的影响,结合卷材涂料黏度、固含量等性能指标,选取合适的材料,设计并研制了聚氨酯抗菌涂料与涂层.大肠杆菌试验表明,该涂层在抗菌剂含量质量分数为0.5%时,抗菌率达99.9%,具有优异的抗菌性能.涂料、涂层的基本性能测试表明,各项性能均符合要求.     

制备参数对等离子喷涂热障涂层高温冲蚀性能的影响

燃机热端部件热障涂层实际服役过程中不可避免发生高温冲蚀,引起涂层失效。采用等离子喷涂工艺制备不同喷涂距离、不同喷涂功率的热障涂层,并对其进行1 000℃/60°高温冲蚀试验,研究制备参数对热障涂层耐高温冲蚀性能的影响规律。结果表明:42 kW功率制备涂层,随喷涂距离的增加(110,120,130 mm),涂层耐高温冲蚀性能降低,冲蚀率显著增大(31.40,45.11,76.79 mg/g);110 mm喷涂距离下制备涂层,随喷涂功率的增加(39,42 kW),涂层耐高温冲蚀性能提高,冲蚀率减小(58.86,31.40 mg/g);涂层力学性能是影响其高温冲蚀性能的重要因素。