球磨CNTs/Cu复合粉末的激光辅助低压冷喷涂沉积特性及耐磨损性能研究

利用高能球磨法制备CNTs/Cu复合粉末,通过激光辅助低压冷喷涂技术在铜基体上实现球磨CNTs/Cu复合粉末的有效沉积,并对复合粉末及涂层的微观形貌、结构、元素分布及耐磨损性能进行表征.结果表明:高能球磨法能使CNTs均匀分散并嵌入塑性变形的铜粉中形成CNTs/Cu复合粉末;CNTs含量较高时,CNTs/Cu复合涂层沉...     

热处理对低压冷喷涂铜铝复合涂层耐腐蚀性能的影响

通过低压冷喷涂技术在45号钢基体表面制备了铜铝复合涂层,然后在不同温度对涂层进行了热处理.采用静态压痕法和扫描电镜(SEM)表征热处理前后涂层的显微硬度和微观形貌;采用腐蚀浸泡试验、铜加速乙酸盐雾(CASS)试验研究热处理前后涂层的耐腐蚀性能.结果表明:当热处理温度为450℃时,铜铝复合涂层内铜、铝元素发生了明显的扩散...     

低压冷喷涂镍基金属陶瓷复合涂层的摩擦学性能研究

目的 研究镍基陶瓷复合涂层的摩擦学性能,为现场修复泥浆泵关键部件提供实验支撑.方法 采用低压冷喷涂技术,在Q235钢表面分别制备不同Al2O3和ZrO2含量的镍基金属陶瓷复合涂层.通过HT-1000摩擦实验机测试大气气氛下涂层的摩擦磨损性能,采用X射线衍射仪(XRD)和附带能谱的扫描电镜(SEM)表征复合涂层的微观组织...     

激光辅助低压冷喷涂Cu涂层微观结构及导热性能

针对Cu材料修复需求,采用激光辅助低压冷喷涂技术(Low pressure cold spray, LPCS)在铜基体表面制备Cu涂层,研究了不同激光辐照功率对LPCS-Cu涂层微观结构及性能的影响。结果表明：LPCS-Cu涂层的孔隙率为1.23%,平均显微硬度为124.0 HV0.2,热导率为66.2 W/(m·K),涂层/基体界面结合处存在明显缝隙。随着激光辐照功率的增大,LPCS-Cu涂层的表面趋于平整,孔隙率最低可达0.3%,平均显微硬度可达143.4 HV0.2,热导率可达170.2 W/(m·K),且涂层与基体界面结合良好,无明显缝隙。这是由于激光辐照提高了沉积颗粒和基体的塑性变形能力,促进了沉积颗粒之间以及沉积颗粒与基体之间的相互结合,使涂层具有较好的致密性和界面结合,表现出较优的导热性能。     

退火热处理对低压冷喷涂Cu-Zn复合涂层性能的影响

以Cu-Zn混合粉末作为喷涂粉体,采用低压冷喷涂技术在1Cr13基体上制备Cu-Zn复合涂层,在不同退火温度下对复合涂层进行退火热处理,然后测试涂层的力学性能。利用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、显微硬度仪等对退火热处理前后复合涂层进行微观形貌观察和硬度测试。结果表明:铜锌复合涂层结构致密,涂层与基体结合紧密;铜锌复合涂层在200～300℃间退火时,涂层中金属颗粒间界面明显,涂层内部形成β(CuZn)、γ(Cu_5Zn_8)等金属间化合物。退火温度为200℃时,铜锌复合涂层的硬度(HV_(0.2))达到最高(1578 MPa),结合强度达到最低(7.5 MPa);铜锌复合涂层在350～450℃间退火时,涂层中金属颗粒间部分界面不明显;当退火温度为450℃时,铜锌复合涂层硬度达到最低(1024 MPa),结合强度达到最高(13.9 MPa)。     

低压冷喷涂Cu-Zn复合涂层耐蚀性能的研究

本文使用低压冷喷涂技术,分别在45#钢基体与45#钢加镀铬层基体上制备铜锌涂层试样。通过静态浸泡与铜加速醋酸盐雾腐蚀试验（CASS）对涂层和涂层加镀铬层试样的腐蚀性能进行研究;采用SEM、XPS对腐蚀前后涂层与镀铬层的微观形貌与元素进行表征。结果表明：静态腐蚀过程中,铜锌涂层的耐腐蚀性优于铜锌涂层加镀铬层;CASS实验中,随着原始粉体中锌含量的增加,涂层试样与涂层加镀铬层试样的耐腐蚀性能提高,当铜锌比为6:4时,对应涂层试样、涂层加镀铬层试样与纯镀铬层的耐腐性能达到六级。铜锌涂层在腐蚀液中由于电化学腐蚀及氯化作用,导致铜锌均发生了腐蚀,其腐蚀产物主要为Zn(OH)2、Cu2O与CuCl2。铜锌涂层加镀铬层试样在腐蚀过程中,锌的腐蚀在一定成上可以起到减缓镀铬层腐蚀的作用,这种减缓的作用与镀铬层上析出的铜膜共同保护镀铬层,增强其耐腐蚀性能。     

镁合金等离子喷涂Al/Al_2O_3涂层的耐腐蚀性能

采用等离子喷涂技术在AZ31镁合金表面制备Al/Al_2O_3复合涂层,测试了镁合金及表面喷涂有Al/Al_2O_3复合涂层的镁合金试样的极化曲线,研究了没有涂层、经封孔处理和未经封孔处理的喷涂有复合涂层的镁合金三种试样在浸泡腐蚀和5%NaCl盐雾腐蚀情况下的耐腐蚀性能及其腐蚀行为.结果表明,经封孔处理的Al/Al_2O_3复合涂层镁合金试样在上述腐蚀条件下的耐腐蚀性均优于镁合金和涂层未封孔处理的试样,在浸泡试验中未封孔处理的涂层试样比镁合金腐蚀更加严重,在盐雾试验中却优于镁合金.     

激光熔覆Ni-Al2O3复合涂层的微观结构与耐腐蚀性能研究

目的 解决Cr-Ni系不锈钢在重腐蚀工业环境中本体耐腐蚀性能不足的问题。方法 采用激光熔覆技术制备Ni-Al2O3复合涂层,利用X射线衍射、扫描电镜、能谱仪(EDS)和显微硬度计、电化学工作站等技术研究所制备涂层的微观结构、相组成和元素分布,分析Al2O3含量对复合涂层形貌、显微硬度和耐腐蚀性能的影响规律。结果 复合涂层组织均匀、无明显缺陷,与基体之间存在明显的冶金结合区,沿着该复合涂层深度方向的微观结构依次呈现为胞状晶、定向生长的柱状晶及细小的等轴晶,物相则由均匀分布于复合涂层顶部的Al2O3颗粒和金属间化合物(Fe-Ni、Fe-Ni-Cr固溶体)构成。随着Al2O3含量的增大,复合涂层的显微硬度呈先增大后减小的趋势,腐蚀电位呈先增大后减小的趋势,而失重腐蚀速率和腐蚀电流密度呈先减小后增大的趋势,涂层的耐腐蚀性能呈先增强后减弱的趋势。在Ni-x%Al2O3(x为0、0.15、0.25、0.35,质量分数)复合涂层中,Ni-25%Al2O3复合涂层具有较高的显微硬度和良好的耐腐蚀性能,该涂层的显微硬度达到1 026.3HV,腐蚀失重速率为0.15 mg/(cm².h),腐蚀电压和腐蚀电流密度分别为–326.6 mV和38.6 µA/cm²。当继续增加Al2O3的含量时,气孔和裂纹等缺陷开始增多,复合涂层的显微硬度和耐腐蚀性能均呈现下降趋势。研究表明,Ni-x%Al2O3(x≤25)复合涂层的显微硬度和耐腐蚀性能的变化由细晶强化、固溶强化和颗粒强化协同作用所致。结论 激光熔覆Ni-25%Al2O3复合涂层具有较高的硬度和良好的耐腐蚀性,可以有效防护Cr-Ni系不锈钢,提高重腐蚀工业环境下机械零件的耐蚀性和使役寿命。     

冷喷涂纯铝涂层耐腐蚀性能研究

目的研究冷喷涂纯铝涂层耐中性盐雾腐蚀性能,为冷喷涂技术在海洋大气防腐环境中的应用提供理论依据。方法采用冷喷涂技术在30Cr Mn Si A钢基体上制备纯铝涂层,利用金相组织分析、XRD衍射分析、电化学测试、中性盐雾试验等技术方法,考察冷喷涂涂层试样的耐腐蚀性能及其影响因素。结果冷喷涂涂层十分致密,随着喷涂温度和压力的不断提高,涂层的致密度不断增加,在喷涂温度为500℃、喷涂压力为1.2 MPa、喷涂距离为25 mm及工作气体为氮气的工艺条件下,纯Al涂层的孔隙率为0.5%,涂层中无氧化物存在,能够有效隔绝腐蚀介质和基体,为基体提供物理腐蚀防护。纯Al涂层的腐蚀速率为4.935×10?7 A/cm2,并作为阳极为基体提供电化学腐蚀防护,中性盐雾试验1440 h后无腐蚀。腐蚀形貌分析表明,在表面钝化膜防护及腐蚀产物的封闭作用下,冷喷涂纯铝涂层具有优异的耐腐蚀性能,虽然发生一定腐蚀,但腐蚀速率较小,表面质量良好,可以作为长效防腐涂层。结论冷喷涂纯铝涂层具有优异的耐腐蚀性能,可以为钢铁材料提供长效效防护。     

等离子喷涂FeCrBC-NiAl-TiB2复合涂层制备及性能研究

目的 提高风机等机械设备关键部件的耐磨损性能,延长设备的使用寿命。方法 以304不锈钢为基体,利用等离子喷涂技术,制备FeCrBC涂层和FeCrBC-NiAl-TiB2复合涂层。采用X射线衍射仪、金相显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度计,分别对涂层的微观组织、物相、显微硬度进行表征。利用摩擦磨损试验机,对FeCrBC涂层和FeCrBC-NiAl-TiB2复合涂层的磨损性能进行研究,并分析其磨损机理。结果 FeCrBC涂层和FeCrBC-NiAl-TiB2复合涂层表面均由致密光滑区域和较为疏松的半熔融颗粒等组成,涂层与基体结合得较为紧密,界面处无明显裂纹,结合强度较高,2种涂层的结合强度分别为69.5、69.1 MPa。FeCrBC涂层和FeCrBC-NiAl-TiB2复合涂层的显微硬度相当,分别为823.3HV0.1、810.8HV0.1。FeCrBC-NiAl-TiB2复合涂层的磨损体积为0.11 mm³,与FeCrBC涂层相比,复合涂层的磨损率减小了38.1%,具有良好的耐磨损性能。FeCrBC-NiAl-TiB2复合涂层的磨损机理主要为磨粒磨损和疲劳磨损。结论 复合涂层中TiB2与FeCrBC相和NiAl相的润湿性良好,结合紧密。FeCrBC-NiAl-TiB2复合涂层因其存在均匀分布的TiB2、(Fe, Cr)2(B, C)、(Fe, Cr)3(B, C)等硬质相,显著提高了涂层的耐磨性能。FeCrBC-NiAl-TiB2复合涂层可以有效提高基体的耐磨损性能,具有良好的应用前景。     

冷喷涂和低压等离子喷涂Ni-Ti涂层：组织和性能

采用原子比1：1的Ni和Ti为原料,通过冷喷涂(CS)和低压等离子喷涂(LPPS)制备了Ni-Ti复合涂层,研究喷涂工艺对涂层的组织(孔隙率、相组成和显微组织)和性能(硬度、耐磨性和耐蚀性)的影响。结果表明：两种涂层均未发生明显的氧化,但表现出不同的组织结构。高速碰撞后的颗粒发生严重塑性变形使CS涂层具有低的孔隙率,且XRD未检测到其它的相生成;层片状结构的LPPS涂层内部形成了Ni-Ti金属间化合物相,其表现出高的显微硬度和低的磨损率。此外,LPPS涂层高的腐蚀电位和低的腐蚀电流密度,表明其高的耐蚀性。     

原位微锻造冷喷涂制备高致密铝基涂层及耐腐蚀性能

目的提出一种基于原位微锻造冷喷涂制备高致密度金属沉积体的新方法,旨在为镁合金腐蚀防护提供一种低成本的涂层制备方法。方法通过在Al喷涂粉末中混入20%～60%(体积分数)的大粒径喷丸颗粒,借助其在喷涂过程中对已沉积Al涂层的原位微锻造效应,实现Al涂层制备中的实时致密化,研究了原位微锻造强度对涂层显微组织及耐腐蚀性能的影响规律。采用SEM分析了涂层的显微结构,采用电化学测试及长期浸泡试验测试了涂层的耐腐蚀性能。结果随着微锻造强度的提高,金属沉积体的致密度逐渐增加,当混合粉末中的喷丸颗粒含量高于40%时,可获得孔隙率低于0.3%的高致密度Al涂层。电化学测试及长达1000 h的Na Cl溶液浸泡腐蚀结果显示,高致密度Al涂层包覆后的镁合金表现出与冶金块材铝相当的耐腐蚀性能,比无保护镁合金腐蚀速率降低两个数量级以上;在1000h的盐雾腐蚀后,涂层与基材界面无腐蚀产物生成,表明涂层可完全对腐蚀介质进行物理隔绝。同时,致密铝涂层表面形成了微米级的钝化膜,可进一步提高耐腐蚀性能。结论通过原位微锻造辅助冷喷涂技术,可在较低的气体温度和气体压力条件下在镁合金表面获得完全致密的Al腐蚀防护涂层。该技术还有望用于诸如高导热、高导电涂层的制备,金属构件修复及增材制造等其他对金属沉积体有致密度要求的领域。     

冷喷涂SiC/Al纳米复合涂层的组织结构与性能

为制备基体相晶粒细小、增强相均匀分布的SiC/Al纳米复合涂层,以Al、SiC为原料,采用高能球磨法获得SiC颗粒弥散分布的纳米晶Al基复合材料粉末,利用冷喷涂技术低温成型制备了SiC/Al纳米复合涂层,分析了SiC含量对复合涂层相结构、晶粒尺寸、微观结构、硬度及磨损性能的影响规律。结果表明：冷喷涂可实现球磨纳米晶复合粉末结构的原位移植,所制备SiC/Al纳米复合涂层组织致密,微米及亚微米级SiC弥散分布在纳米晶Al（约80 nm）基体之上;SiC颗粒对Al基体有明显强化作用,冷喷涂SiC/Al纳米复合涂层的硬度随SiC体积分数的增加而显著增加,50% SiC/Al纳米复合涂层的硬度高达515 HV_0.3,约为Al块材的13倍;冷喷涂SiC/Al纳米复合涂层的耐磨损性能随着SiC含量增加而显著提高,涂层磨损失效机制为磨粒对基体的切削犁沟变形。     

低压等离子喷涂NiCoCrAlYTa涂层高温抗氧化性能

采用低压等离子喷涂技术在镍基单晶高温合金上制备了NiCoCrAlYTa涂层,研究了不同功率参数制备的涂层在900℃175 h氧化后的特性,探讨了该涂层的氧化和退化机理.结果表明,3种功率制备的涂层都达到完全抗氧化级水平,其平均氧化速率分别为0.01 g/m2·h、0.01g/m2·h和0.0026g/m2·h,但不同涂层的氧化行为有所不同.3种试样氧化后表面形成了大量的β-Al2O3,并在涂层表面发生选择性氧化.X衍射分析表明,涂层发生了退化.     

激光重熔与冷喷涂复合工艺制备的镍铝青铜基涂层耐腐蚀性能研究

为解决镍铝青铜质螺旋桨修复再制造难题,使用激光重熔加冷喷涂复合工艺在镍铝青铜9442合金上制备了Cu402F涂层。使用OM、SEM观察了涂层截面与表面的微观形貌;采用盐雾腐蚀箱、电化学工作站重点研究了涂层的耐盐雾腐蚀性能和电化学行为。试验结果表明:冷喷涂态涂层厚度约为300μm,涂层致密度良好,表面较为粗糙,经过激光重熔后涂层表面变得较为平整,涂层内部分为重熔区、多孔过渡区以及冷喷涂遗传区;经1 000h中性盐雾腐蚀试验后,冷喷涂态涂层腐蚀产物呈现菜花状,表面存在着大量裂纹,激光重熔态腐蚀产物呈圆形颗粒状,表面出现点蚀坑,激光重熔后涂层失重量减少了43.86%,耐盐雾腐蚀性能增强;涂层在浸泡不同时间后动电位极化曲线可知,冷喷涂态涂层在浸泡5天后涂层上就逐渐形成钝化膜,并且随着浸泡时间的增加,涂层上的钝化膜更加稳定,激光重熔态涂层浸泡36天后表面可以形成十分稳定并且具有一定厚度的钝化膜,耐海水腐蚀性能大幅提高。     

超音速冷喷涂铜涂层特性分析

介绍了超音速冷喷涂技术特点及工艺原理,测试了铜涂层的显微硬度、结合强度等重要指标,利用扫描电镜、X衍射、EDX测试手段观察了铜涂层组织形貌,分析了涂层相结构、残余应力状况和微区成分等特性.超音速冷喷涂铜涂层试验研究的结果表明,铜涂层的平均显微硬度高于铸态铜块体材料,涂层结合强度高;X衍射表明铜涂层无相结构变化,完全没有氧化现象,具有"性质的遗传性";涂层的应力主要为压应力,有利于提高结合强度;试样热处理后,涂层与基体的界面处出现了微区扩散层,局部界面微晶化甚至消失.     

300M钢表面冷喷涂锌镍复合涂层性能研究

目的 研究300M高强钢表面的冷喷涂锌镍复合涂层的涂层性能.方法 采用机械混合的方式将锌粉和镍粉进行混合,利用低温气动喷涂技术在300M高强钢表面制备锌镍复合涂层,采用扫描电子显微镜、能量色散谱和显微硬度测试仪研究涂层的微观组织结构.采用普通中性盐雾加速实验、涂层破损盐雾加速试验及户外暴晒试验,对冷喷涂锌镍涂层的抗腐蚀性能进行综合评价.考核冷喷涂对300M钢基材疲劳性能的影响.结果 根据SEM的表面及截面图片分析,冷啧涂锌镍复合涂层十分致密,且无孔隙及裂纹,涂层的孔隙率平均为0.4％,结合强度40 MPa左右.根据EDS结果分析,锌镍复合涂层中锌的质量分数为85％左右,镍的质量分数为15％左右.锌镍复合涂层的显微硬度为70.8HV0.49.锌镍复合涂层中镍粒子的强化作用,提高了涂层的硬度.冷喷涂锌镍复合涂层具有非常好的抗腐蚀性能,盐雾实验超过770h,即使涂层破损也可以达到600h.户外暴晒实验12个月表面无明显腐蚀,并且冷喷涂对300M钢基材的疲劳性能没有影响.结论 冷喷涂锌镍复合涂层作为抗腐蚀涂层,可以对300M高强钢提供保护.     

冷喷涂金属基复合涂层及材料研究进展

冷喷涂是近年来一种发展十分迅速的材料固态沉积技术,其具有喷涂温度低和颗粒沉积速度高的特点,在金属基复合涂层及材料制备方面展现出了良好的应用前景。 在大量文献整理和分析的基础上,对冷喷涂金属基复合涂层及材料的最新研究进展进行了系统的介绍。 首先归纳了机械混合法、球磨法、包覆法以及造粒法等复合粉末的制备方法及其优缺点,为复合粉末的制备和选择提供了参考;其次,分类介绍了采用冷喷涂制备的铝基、镍基、铜基、钴基以及其他金属基复合涂层及材料;再次,分析了退火、激光、搅拌摩擦焊和热机械等后续处理方法对冷喷涂金属基复合涂层及材料组织结构和性能的影响,并介绍了不同后续处理方法的优缺点;最后,总结了冷喷涂金属基复合涂层及材料的潜在应用领域和存在问题。     

低压等离子喷涂NiCoCrAlYTa涂层微观结构及抗氧化性能

采用低压等离子喷涂技术在镍基单晶高温合金上制备了NiCoCrAlYTa涂层,利用OM、SEM和EDS研究了涂层的微观结构和涂层中各元素的分布,用XRD对涂层物相进行分析,测定了涂层的显微硬度和断裂韧性,并比较了涂层和合金的抗高温氧化性能.结果表明,涂层中Al、Cr、Co和Ni元素分布均匀,主要由γ-Ni、β-NiAl、γ'-Ni3Al和少量CrCoTa相组成,涂层/合金界面处形成Al、Cr、Co和Ni元素浓度台阶.涂层的显微硬度和断裂韧性分别为350.8 HV0.3和2.73 MPa·m1/2.涂层比镍基单晶高温合金的高温抗氧化性能好.     

冷喷涂中粉末处理及复合技术研究进展

冷喷涂是近年来发展起来的一种固态材料沉积技术,具有沉积温度低、沉积速度大、沉积效率高等特点,在金属材料尤其是温度敏感的金属材料固态喷涂成型方面具有明显优势。冷喷涂中,喷涂粉末的状态（包括形状、尺寸和含氧量等）对整个涂层的影响较大,对冷喷涂粉末进行改性和合理设计显得十分重要。阅读和整理近年来冷喷涂研究领域中喷涂粉末的前处理技术,主要包括粉末预热和热处理以及粉末复合技术,粉末复合技术的主要方法有机械混合法、球磨法、造粒法和包覆法等。总结整理了各种技术的优缺点,可为冷喷涂过程中粉末处理技术的选择提供参考。