金属喷涂工艺与设备

20093268热喷涂Zn-Al-Mg-RE涂层组织及耐蚀性能研究/刘燕…//金属热处理.-2008,33(11):52~54采用高速电弧喷涂(HVAS)及粉芯丝材技术制备了Zn-Al-Mg-RE涂层。结合SEM、XRD、电位-时间曲线及极化曲线等试验方法对涂层腐蚀前后表面形貌、相组成、电化学腐蚀性能进行了表征和测试。结果表明,制备的Zn-Al-Mg-RE涂层组织致密,与基体结合良好,涂层中存在提高耐蚀性的尖晶石氧化物;涂层腐蚀过程中,表面的微观孔隙能够被自身的腐蚀产物有效堵塞,从而阻止腐蚀反应的进行,其自封闭特性起到了积极作用。图6表1参620093269铁基非晶纳米晶涂层组织与冲蚀性能分析/梁秀兵…//焊接学报.-2009,30(2):61~64利用高速电弧喷涂技术成功制备了FeCrBSi Mn-NbY系和FeBSi NbCr系非晶纳米晶涂层。采用扫描电镜、X射线衍射仪等设备对涂层的组织结构进行了表征,重点分析了非晶的形成机制,并对涂层的高温冲蚀性能进行了研究。结果表明,FeCrBSi MnNbY系和FeBSi NbCr系涂层的组织主要由非晶相和α(Fe,Cr)相纳米晶组成;两种涂层结构致密,组织均匀,孔...     

铁基非晶纳米晶涂层组织及耐冲蚀性能的研究

利用高速电弧喷涂技术制备FeCrBSiMnNbY系非晶纳米晶涂层.采用扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪等对涂层的组织结构进行表征,着重分析非晶纳米晶的形成机制,并对涂层的高温耐冲蚀性能进行研究.结果表明:涂层的组织主要由非晶相和α(Fe,Cr)相纳米晶组成;其结构致密,组织均匀,孔隙率低,为1.7%;非晶纳米晶涂层具有良好的耐高温冲蚀性能,攻角增加,涂层冲蚀率随之增加;冲蚀温度升高,涂层耐冲蚀性能也随着提高.     

铁基非晶纳米晶涂层组织与冲蚀性能分析

利用高速电弧喷涂技术成功制备了FeCrBSiMnNbY系和FeBSiNbCr系非晶纳米晶涂层.采用扫描电镜、X射线衍射仪等设备对涂层的组织结构进行了表征,重点分析了非晶的形成机制,并对涂层的高温冲蚀性能进行了研究.结果表明,FeCrBSiMnNbY系和FeBSiNbCr系涂层的组织主要由非晶相和α(Fe,Cr)相纳米晶组成;两种涂层结构致密,组织均匀,孔隙率含量分别为1.7%和1.2%;FeBSiNbCr系非晶纳米晶涂层具有良好的耐高温冲蚀性能,随着攻角增加,涂层冲蚀率随之增加;冲蚀温度升高,涂层耐冲蚀性能也随着提高.     

金属喷涂、堆焊与修复——金属喷涂工艺与设备

铁基非晶纳米晶涂层组织及磨损性能研究 利用高速电弧喷涂技术在45钢基体上制备了FeCrBSiMnNbY系非晶纳米晶涂层。采用扫描电镜、能谱分析仪、透射电镜和X射线衍射仪等设备对涂层的组织结构进行了表征,着重分析了非晶纳米晶的形成机制,并利用湿砂橡胶轮式磨损试验机对涂层的磨损性能进行了研究。结果表明;     

热喷涂Zn-AI-Mg-RE涂层组织及耐蚀性能研究

采用高速电弧喷涂(HVAS)及粉芯丝材技术制备了Zn-Al-Mg-RE涂层.结合SEM、XRD、电位-时间曲线及极化曲线等试验方法对涂层腐蚀前后表面形貌、相组成、电化学腐蚀性能进行了表征和测试.结果表明,制备的Zn-Al-Mg-RE涂层组织致密,与基体结合良好,涂层中存在提高耐蚀性的尖晶石氧化物;涂层腐蚀过程中,表面的微观孔隙能够被自身的腐蚀产物有效堵塞,从而阻止腐蚀反应的进行,其自封闭特性起到了积极作用.     

AlNiFeSiB非晶纳米晶复合涂层的耐腐蚀性能研究

利用高速电弧喷涂快速冷却的技术优势,采用自动化高速电弧喷涂技术在45钢表面制备了AlNiFeSiB非晶纳米晶复合涂层。采用X射线衍射仪、扫描电镜、差示扫描量热仪分析了该涂层的组织与热物理性能;在3.5wt%NaCl溶液中检测了涂层的腐蚀性能。结果表明,AlNiFeSiB复合涂层具有非晶纳米晶复合结构,涂层非晶含量约为60%,孔隙率约为2.2%,涂层的玻璃转变温度(T_g)为409℃,开始晶化温度(T_x)为457℃;涂层的自腐蚀电位约为-553.7mV,腐蚀电流密度约为0.52μA/cm~2。     

镍稀土对FeCrMoCBSi系非晶合金涂层性能的影响

设计了制备FeCrMoCBSi系非晶合金涂层用的粉芯线材L1和添加镍稀土的对比配方L2,用电弧喷涂技术制备了两种非晶合金涂层.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、显微硬度仪测试了涂层的组织结构与性能,采用冲蚀磨损测试设备测试了两种涂层在30 °和90 °冲蚀角下的耐冲蚀磨损性能,并用SEM观察了涂层冲蚀后的表面形貌.结果表明,添加镍稀土的L2涂层与L1相比,非晶相含量升高了5.7 %,组织结构更加致密,截面平均显微硬度提高了149.6 HV0.1,晶化转变温度Tx增加了7 K,涂层在相同测试条件下的耐冲蚀性能也有所提高.     

热喷涂FeCrBSiNbW涂层结构演变及空蚀性能

利用高速电弧喷涂技术成功制备了FeCrBSiNbW非晶纳米晶涂层,系统研究了不同热处理温度下,高速电弧喷涂FeCrBSiNbW非晶纳米晶涂层组织结构的演变规律。采用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等对涂层的组织结构进行了表征,在磁致伸缩汽蚀仪上采用失重分析法对不同热处理工艺下涂层的抗空蚀性能进行了研究,探讨涂层的空蚀破坏机理。结果表明：随着热处理温度的升高,涂层中非晶含量逐渐降低,当热处理温度高于550 ℃时,涂层中由单一的α(Fe,Cr)相转变为α(Fe,Cr)+ Fe3B相。涂层中α (Fe,Cr)晶粒尺寸随着热处理温度的升高逐渐增大,显微硬度也随之升高。空蚀实验结果表明,电弧喷涂FeCrBSiNbW非晶纳米晶涂层的抗空蚀性能随着非晶含量的降低而下降, 喷涂态涂层累积空蚀失重量最小,650 ℃热处理后涂层经180 min空蚀试验累积失重量最大,达到56.8 mg;涂层的失效模式主要为脆性剥落机制。     

铝基非晶纳米晶复合涂层研究

采用自动化高速电弧喷涂系统,用自行研制的粉芯丝材,在AZ91镁合金基体表面上制备出Al-Ni-Y-Co非晶纳米晶复合涂层.采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)分析了Al-Ni-Y-Co非晶纳米晶复合涂层的微观形貌和组织结构,结果表明Al-Ni-Y-Co非晶纳米晶复合涂层是由非晶相和纳米晶化相共同组成的,涂层结构致密,孔隙率约为1.8%.Al-Ni-Y-Co非晶纳米晶复合涂层的平均显微Vickers硬度值为311.7 HV0 1,结合强度为26.8 MPa.涂层的抗磨损耐腐蚀性能优于Al涂层和AZ91镁合金基体;其相对耐磨性约为Al涂层的10倍,为AZ91镁合金的6倍;其自腐蚀电位值正于Al涂层及AZ91镁合金,自腐蚀电流密度值约为Al涂层的1/2,AZ91镁合金的1/5;其腐蚀后的表面形貌比Al涂层和AZ91镁合金平整,点蚀较少.Al-Ni-Y-Co非晶纳米晶复合涂层的耐磨防腐综合性能优异.     

等离子体增强磁控溅射制备TiAlVSiCN涂层的抗冲蚀性能

目的 提高不锈钢基体的抗固体颗粒冲蚀性能.方法 在不锈钢基体表面,通过等离子体增强磁控溅射系统(PEMS),采用不同偏压工艺制备TiAlVSiCN纳米复合涂层.通过SEM、HRTEM观察涂层的微观形貌与组织,利用XRD、SAD分析涂层的物相组成与晶体结构,并通过划痕仪、纳米硬度计以及冲蚀试验机探究不同工艺涂层的结合强度、纳米硬度以及抗冲蚀性能差异.结果 采用PEMS制备出一系列不同偏压条件下的TiAlVSiCN涂层,涂层组织致密,呈柱状,主要包括纳米晶Ti(Al,V)(C,N)相和非晶相.偏压显著影响涂层的晶粒尺寸和非晶相分布,高偏压下的涂层主要由20～50 nm的Ti(Al,V)(C,N)纳米晶及其周围弥散分布的非晶相组成,而低偏压下的涂层主要由100 nm的Ti(Al,V)(C,N)纳米晶和连续分布的非晶相组成.高偏压下制备的涂层厚度超过20μm,纳米硬度可达(34.6±14.1)GPa,具有优良的结合强度(>65 N)和抗冲蚀性能,其抗冲蚀性能相比不锈钢基体提高近8倍.结论 通过与偏压参数的匹配控制,PEMS可有效调控纳米复合涂层的组织结构,实现硬度与弹性模量的良好匹配,制备出具有优良抗冲蚀性能、厚度达到20μm以上的TiAlVSiCN纳米晶-非晶复合涂层.     

铝基非晶纳米晶复合涂层的喷涂工艺

为了研究喷涂参数对涂层性能的影响规律,采用高速电弧喷涂技术制备铝基非晶纳米晶复合涂层,利用正交试验法系统研究喷涂电流、喷涂电压、喷涂距离、喷枪移动速度和雾化空气压力对涂层性能的影响规律。优化后的工艺参数为喷涂电流160 A,喷涂电压36 V,喷涂距离200 mm,喷枪移动速度300 mm/s,雾化空气压力0.7 MPa,喷涂参数对涂层性能影响的主次顺序为：雾化空气压力、喷涂电压、喷枪移动速度、喷涂电流和喷涂距离。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）和透射电镜（TEM）对工艺优化后的涂层进行分析,同时对涂层的显微硬度和孔隙率进行了测试。结果表明,采用优化参数制备的涂层组织结构致密,孔隙率为1.13%,硬度可达392 HV0.1,涂层具有明显的非晶纳米晶相,非晶含量约为24.2%。     

纳米TiC对高速电弧喷涂FeNiTi/Cr3C2涂层组织与性能的影响

研制适用于火电厂超临界锅炉管道抗高温冲蚀的FeNiTi/Cr3C2高速电弧喷涂材料,研究了纳米TiC对于高速电弧喷涂层组织与性能的影响。结果表明:FeNiTi/Cr3C2涂层基体相结构为含Cr、Ti元素的Fe-Ni基固溶体;添加纳米TiC可以明显提高涂层的硬度、内聚强度和结合强度;涂层表现出了良好的抗热腐蚀性能,腐蚀时间超过50h,达到20钢的15倍;添加纳米TiC的FeNiTi/Cr3C2涂层具有优良的抗高温冲蚀性能。     

Zn-Al-Mg-RE涂层与有机涂层协同性的研究

采用高速电弧喷涂技术在Q235钢表面制备Zn-Al-Mg-RE涂层后涂装海洋防腐有机涂层,构建一种新型的长效防腐复合涂层.同时,在Q235钢基体和高速电弧喷涂Al涂层表面涂装该有机涂层作为对比试样,观察了在5wt%NaCl溶液中常温浸泡212天后各体系微观孔隙处腐蚀产物的微观结构,用电化学交流阻抗谱技术研究了微观孔隙形成过程中金属涂层与有机涂层之间的协同性.结果表明,Zn-Al-Mg-RE涂层体系微观孔隙中形成的腐蚀产物微观结构致密;Zn-Al-Mg-RE涂层与该有机涂层具有最好的协同性.     

Fe基非晶纳米晶涂层在油润滑条件下的耐磨损性能

采用自动化高速电弧喷涂技术在AZ91镁合金基体上制备了厚度约为300μm的Fe基非晶纳米晶涂层。研究了Fe基非晶纳米晶涂层在油润滑条件下,不同速度(180r/min、300r/min、600r/min、900r/min、1200r/min)、载荷(2.5N、5N、10N、20N、30N)对涂层的摩擦磨损行为。采用扫描电镜、能谱分析仪、X射线衍射仪和透射电镜对涂层的组织结构进行了表征,利用纳米压痕仪对涂层的力学性能进行了分析。试验结果表明:Fe基非晶纳米晶涂层组织均匀、结构致密,氧化物含量和孔隙率低,主要由非晶相和纳米晶相组成;涂层具有较高的硬度(12.03GPa)和弹性模量(197.1GPa)。在载荷为30N、速度为300r/min、磨损时间为900s条件下,其相对耐磨性是3Cr13涂层的3倍。Fe基非晶纳米晶涂层的磨损失效机制为脆性疲劳剥落。     

高速电弧喷涂铝基非晶纳米晶复合涂层的组织及性能

采用自动化高速电弧喷涂系统,将自行研制的粉芯丝材在AZ91镁合金基体表面制备出2种Al基非晶纳米晶复合涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)观察非晶纳米晶复合涂层横截面的微观形貌,利用XRD对非晶纳米晶复合涂层进行结构分析。结果表明,非晶纳米晶复合涂层是由非晶相和晶化相共同组成,涂层致密,孔隙少。Al-Ni-Y-Co涂层的维氏硬度值为3117.6MPa,Al-Ni-Mm-Fe涂层的维氏硬度值为3407.2MPa,约为传统Al-RE涂层的4倍左右,为AZ91镁合金基体的5倍左右。电化学试验结果表明,Al-Ni-Y-Co、Al-Ni-Mm-Fe涂层的耐蚀性优于传统Al-RE涂层和AZ91镁合金基体。     

高速电弧喷涂FeNiCrBSiNbW非晶涂层组织结构与力学性能对热处理温度的响应∗

Fe 基非晶涂层因较高的性价比、良好的耐蚀性而广泛应用于众多工业领域,但其在高温环境下的使役性能会因微观结构的变化而发生改变。 为了探讨 Fe 基非晶涂层组织结构与力学性能对热处理温度的响应,利用高速电弧喷涂技术制备 FeNiCrBSiNbW 非晶涂层,随后对其进行不同温度热处理,获得三种具有不同组织结构的涂层。 采用 X 射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪、差示扫描量热仪、电子万能试验机、显微硬度计、纳米压痕仪对不同热处理温度下涂层的组织结构和力学性能进行表征。 结果表明:FeNiCrBSiNbW 涂层中非晶相的晶化过程包括初晶晶化与共晶晶化;随着热处理温度的升高,涂层的非晶相含量、孔隙率、结合强度与断裂韧性逐渐降低,而涂层的硬度与弹性模量不断增大。 研究成果对调控高速电弧喷涂 Fe 基非晶涂层的组织结构与力学性能有一定的指导意义。     

激光重熔对电弧喷涂含非晶相铁基涂层性能的影响

目的提高电弧喷涂含非晶相Fe基涂层的抗冲蚀及耐腐蚀性能。方法采用YAG脉冲激光器对电弧喷涂含非晶相Fe基涂层进行激光重熔处理。通过X-ray、SEM、冲蚀磨损和电化学等检测手段,研究该涂层重熔后的组织结构、冲蚀磨损性能和耐腐蚀性能。结果电弧喷涂含非晶相Fe基涂层经激光重熔后发生了晶化,并随着功率的增加,非晶含量降低,硬度也降低。重熔后,涂层与基体的结合方式由之前的机械咬合转变为冶金结合,涂层的致密度明显提高,组织缺陷减少。与喷涂层相比,0.3k W激光重熔涂层的抗冲蚀性能在30°攻角下可提高3倍,在90°攻角下可提高将近6倍。重熔层的冲蚀磨损机制在低冲角时以显微切削为主,高冲角时则以挤压破碎为主。随着激光功率的增加,重熔涂层的抗冲蚀性能降低。同时,在3.5%NaCl溶液中,重熔层的耐蚀性能随重熔激光功率的提高而提高,并且重熔层的腐蚀电流密度比喷涂层明显降低。结论激光重熔不但改善了电弧喷涂含非晶相Fe基涂层与基体间的结合状态,同时也增强了涂层的耐蚀和耐磨性能,是一种有效提升涂层性能的后处理工艺。     

高速电弧喷涂铝基非晶纳米晶复合涂层的组织及性能

采用自动化高速电弧喷涂系统,将自行研制的粉芯丝材在AZ91镁合金基体表面制备出2种Al基非晶纳米晶复合涂层。采用扫描电子显微镜（SEM）观察非晶纳米晶复合涂层横截面的微观形貌,利用XRD对非晶纳米晶复合涂层进行结构分析。结果表明,非晶纳米晶复合涂层是由非晶相和晶化相共同组成,涂层致密,孔隙少。Al-Ni-Y-Co涂层的维氏硬度值为3117.6 MPa, Al-Ni-Mm-Fe涂层的维氏硬度值为3407.2 MPa,约为传统Al-RE涂层的4倍左右,为AZ91镁合金基体的5倍左右。电化学试验结果表明,Al-Ni-Y-Co、Al-Ni-Mm-Fe涂层的耐蚀性优于传统Al-RE涂层和AZ91镁合金基体。     

Zn-Al-Mg-RE涂层自封闭特性在复合涂层中的作用机制

通过铜加速醋酸盐雾腐蚀试验,研究了自封闭特性在Zn-Al-Mg-RE高速电弧喷涂层与舰船涂料结合成防腐复合涂层中的作用.经过480h的试验,在基体上直接涂装涂料的试样表面的划痕里充满了铁锈,而中间喷有高速电弧喷涂层的试样表面划痕里只有少量的白锈.这说明在腐蚀环境中,Zn-Al-Mg-RE高速电弧喷涂层表面的微观孔隙能够被自身的腐蚀产物堵塞,生成的腐蚀产物非常致密,能够阻止缺陷处继续被腐蚀.从试验结果可知在复合涂层体系中,高速电弧喷涂层的自封闭特性起到了积极的作用.     

Fe基非晶/纳米晶涂层的微结构及其在H2O2溶液中的腐蚀性能

为研究强氧化环境中,显微结构和相组成对Fe基非晶/纳米晶复合涂层的腐蚀腐蚀性能的影响,采用大气等离子喷涂(APS)技术,在1Cr18Ni9Ti不锈钢基体上喷涂制得具有不同微结构和相组成的Fe基非晶/纳米晶的复合涂层。采用XRD、SEM、TEM和DSC等检测方法对涂层的组织和相组成、晶化行为、晶化程度、内部的孔隙等微观结构进行表征。采用电化学法研究具有不同微结构和相组成的涂层在30%H₂O₂ (质量分数,下同)溶液中的腐蚀行为,探讨Fe基非晶/纳米晶复合涂层在强氧化环境中的腐蚀机理。研究表明,Mo₃Si和Fe₅Si₃相的形成使得涂层耐腐蚀性能明显降低。