不同热喷涂技术对铁基非晶涂层的电化学腐蚀性能的影响

文章分别采用等离子喷涂、超音速火焰喷涂、爆炸喷涂制备了铁基非晶涂层。研究了不同喷涂技术制备铁基非晶涂层的显微结构和电化学腐蚀性能,探讨了喷涂技术类型对电化学腐蚀机理的影响。结果显示,三种热喷涂技术制备铁基非晶涂层的非晶含量分别为78.23%、85.41%、89.58%。其中,爆炸喷涂制备的铁基非晶涂层拥有最优的抗腐蚀性能。不同喷涂技术所制备的涂层孔隙率和非晶含量存在较大差异,进而影响了电化学腐蚀机理和抗腐蚀性能。     

HVAF喷涂铁基非晶涂层工艺优化

铁基非晶材料具有优异的耐蚀性和耐磨性,空气/丙烷超音速火焰喷涂(HVAF)技术制备铁基非晶涂层近年来引起了广泛关注。由于铁基非晶粉在高温下粘度较大,很容易造成喷枪堵塞,制约了该技术的工程应用。通过在铁基非晶粉末中掺入10 wt.%～20 wt.%的180目白刚玉砂,缓解喷枪堵塞、改善涂层的喷涂稳定性。研究了白刚玉含量、喷涂气体压力、送粉速率、喷涂距离等对涂层沉积效率、抗拉结合强度、孔隙率及粘枪情况的影响规律。结果表明,Fe基粉/白刚玉复合粉喷涂可以实现20 min以上的稳定喷涂,且制备的涂层结合强度达到40 MPa以上,涂层孔隙率<1%,涂层粘枪情况得到显著改善。优化出了适用于铁基非晶粉HVAF喷涂的工艺方法,能够指导该技术的推广应用。     

铁基纳米晶磁芯热处理工艺及性能研究

对铁基非晶纳米晶软磁材料进行了介绍,并以真空热处理技术为例,对热处理工艺对铁基纳米晶磁芯性能的影响进行了探讨。     

导电辊用铁基非晶及纳米晶涂层在NaOH,H2SO4 和NaCl溶液中的腐蚀行为研究

采用FeCrMnMoWBCSi的母合金,通过铜模吸铸法,气雾化方法制备非晶合金粉末,然后用超音速火焰喷涂制作涂层;分别采用不同温度320 ℃、480 ℃与650 ℃在箱式电阻炉内对3组试样进行退火处理制备纳米晶涂层,非晶和纳米晶双物相涂层;SEM电镜观察非晶合金粉末尺寸及形状;经X射线衍射和电化学测试非晶及纳米晶涂层等手段,考察了铁基非晶及纳米晶涂层在NaOH,H₂SO₄和NaCl溶液中的电化学腐蚀行为.结果表明:导电辊采用铁基HVOF喷涂作为外保护层时,在NaOH碱液采用经非晶退火后的纳米晶为佳,在H₂SO₄和NaCl溶液中使用时,外保护层可为纳米晶,或为非晶和纳米晶双物相状态皆可.      

含P元素铁基非晶合金涂层在碱性溶液中的耐蚀性能影响因素的研究

本文采用含有P元素的铁基合金粉末,通过大气等离子喷涂工艺(APS)制备具有不同非晶相含量、孔隙率和表面粗糙度的非晶合金涂层,通过电化学工作站对涂层在碱性腐蚀介质中的耐蚀性能进行了研究。提出贡献率的概念,为非晶合金涂层的耐蚀性能提供了评价方法。研究表明非晶相含量、孔隙率和表面粗糙度对铁基非晶合金涂层在碱性溶液中自腐蚀电位贡献率的大小分别为66.34%,33.66%和0%;对自腐蚀电流密度贡献率的大小分别为86.19%,13.19%和0.6%。     

铁基非晶合金的辐照性能

铁基非晶合金由于成本低较、易制备、较好的温度稳定性等优点,并具优异的机械性能、磁性能和耐腐蚀性能而被广泛研究.并且其固有的无序结构有助于抵抗辐照导致的损伤,使得铁基非晶合金可作为抗辐照材料使用.辐照既可以试验铁基非晶合金的性能也是优化铁基非晶合金结构和性能的有效方法.本文综述了铁基非晶合金中子辐照、离子辐照和电子辐照性能的研究进展,探讨了铁基非晶合金的结构和性能与非晶合金的成分以及辐照粒子的类型、能量、注量之间的关系,以及辐照晶化的机制,为进一步促进高性能铁基非晶合金的研究提供了有价值的参考.      

热喷涂铁基非晶涂层喷涂工艺及耐磨性能的试验研究

采用超音速火焰喷涂技术在Q 235钢基体上制备致密的铁基非晶涂层,对非晶涂层的喷涂工艺和涂层的耐磨性能进行了研究。采用正交实验方法研究喷涂中煤油量、氧气量、送粉率对涂层性能的影响规律并对比分析涂层孔隙率、硬度和结合强度。采用扫描电子显微镜表征粉末及涂层的结构形貌及摩擦表面形貌,通过X射线衍射仪对涂层的物相和非晶含量进行分析,采用摩擦试验机分析对比涂层与钢基体的耐磨损性能并讨论了失效类型。实验结果表明在最佳工艺参数下涂层孔隙率、洛氏硬度和结合强度分别为0.14%、68.1 HRC、70.7 MPa,无明显裂纹和缺陷。和Q 235钢对比,涂层的摩擦系数更为稳定,磨损量更小,涂层磨损机制为疲劳磨损和粘着磨损并伴随轻微脆性剥落。     

高耐蚀耐磨非晶纳米复合涂层的研究进展

总结了近年来以材料的纳米化技术与非晶化技术相结合为手段,通过表面涂层的功能导向设计,在非晶纳米复合涂层材料体系的选择方法和优化设计原则、非晶纳米复合结构形成和使用过程中的热稳定性和耐蚀/耐磨综合性能优异的非晶纳米复合涂层制备技术等方面取得的研究成果,以及在实际装备上获得的示范性应用成果。     

高饱和磁化强度铁基非晶纳米晶软磁合金发展概况

概括了铁基非晶软磁合金和纳米晶合金的发展历史和现状,分别详述了高饱和磁化强度(B_s)铁基块体和薄带非晶以及纳米晶合金近年来的研究成果.主要内容包括:高饱和磁化强度块体铁基非晶软磁合金成分和性能,高饱和磁化强度铁基非晶薄带软磁合金的成分和性能,高饱和磁化强度铁基纳米晶合金的组织、结构和性能,各类元素对合金磁性能的影响.为进一步研究高饱和磁化强度的铁基软磁材料提供了有价值的参考.      

等离子喷涂制备铁基非晶合金涂层的结构及其耐腐蚀性能的研究

选用铁基非晶合金粉末(含有Cr,Mo,Ni,P,B,Si)采用等离子喷涂方法在Q235低碳钢和不锈钢基体上制备合金涂层,通过金相显微镜、X射线衍射和扫描电子显微镜研究分析了涂层的相组成和显微结构。研究结果表明:该涂层与基体结合紧密,涂层均匀致密度高,涂层主要由非晶组成;涂层由变形成条带状的粒子相互搭接而成,其中含有少量未熔粒子和氧化物。所制备的铁基非晶涂层气孔率约2.5%,硬度为750～850 HV0.1。通过在H_2SO_4、HCl和NaOH溶液中进行浸泡腐蚀和三电极电化学分析,表明该涂层具有优异的耐腐蚀能力。     

热喷涂Fe基非晶合金涂层的微观结构与摩擦磨损行为

分别采用超音速火焰喷涂工艺和爆炸喷涂工艺,在Q235不锈钢基体上制备Fe基非晶合金涂层,对比研究这2种非晶合金涂层在室温下的干摩擦磨损特性,并探讨摩擦磨损机理.结果表明,与超音速火焰喷涂工艺制备的Fe基非晶合金涂层相比,采用爆炸喷涂工艺制备的涂层更致密,孔隙率为2.1％,显微硬度更高,平均硬度高达1 095.6 HV,且耐磨性更好;并且涂层摩擦因数增至稳定值的时间较短,具有更稳定的摩擦磨损行为.超音速火焰喷涂涂层的磨损形式主要以疲劳磨损为主,而爆炸喷涂涂层的磨损形式为粘着磨损和磨粒磨损的综合作用,并以粘着磨损为主.     

热喷涂Fe基非晶合金涂层的研究现状

综述了超音速火焰喷涂(HVOF),等离子喷涂(PS)技术的性能特征,以及运用热喷涂技术制备Fe基非晶涂层的发展历史与现状。从非晶合金涂层的高硬度、耐磨性及腐蚀性能等方面阐述了非晶合金涂层的优越性,对新型Fe基非晶涂层的形成机理进行研究,探讨采用超音速火焰喷涂技术制备高质量非晶合金涂层的关键因素。并展望了采用热喷涂技术制备非晶合金涂层的未来发展趋势。     

激光熔覆改性铁基合金涂层的硬度和耐磨性能研究

为提高石油钻井行业中工件表面涂层的硬度和耐磨性,提升工件使用寿命,本文设计开发了含Cr、V元素的三种铁基激光粉末,通过激光熔覆加工工艺进行涂层制备,对铁基激光涂层的物相、硬度和摩擦磨损性能检测,成功开发了硬度高达60 HRC,摩擦系数为0.6094,15分钟50N载荷条件下磨损量仅为0.0007 g的高耐磨铁基激光熔覆涂层,满足石油钻井行业对于高硬度、高耐磨、长寿命的涂层需求。     

热喷涂工业与应用趋势(英文)

本文综述了热喷涂工业的技术趋势和应用趋势。为提高涂层的性能,高速热喷涂技术的发展得到了较多的重视。混合喷涂技术及新型热喷涂材料如高纯和超细及纳米材料在制备功能涂层方面也得到了研究。为提高电厂及航空发动机燃机效率,新型TBC和高温可磨耗涂层正在得到研究。在环保问题方面,新的改进型涂层如HVOF喷涂细碳化物涂层正在得到研究,以替代镀铬技术。     

Formation of coatings with nanostructures and amorphous structures

A technique for spraying coatings as thick as 10 mm (one-point spraying technique) is designed to analyze the changes in the structure of rapidly quenched coatings of nickel-and iron-based eutectic alloys at high heating and cooling rates. Zones with amorphous, nano-, and microcrystalline structures form across the coatings. The microhardness of the coating of a grade 12496 nickel-based alloy (Ni-0.8% C-15% Cr-4.1% Si-3.1% B) is maximal in the zone with nanophases, and the microhardness increases from 11351.3 ± 461 to 16372 ± 2066 MPa as the load decreases from 0.2 to 0.01 N. This scale dependence is explained by the effect of microporosity at the boundaries of the sprayed particles. The microhardness of the initial grade 12496 alloy powder with strengthening microphases at a load of 0.01 N is 11572.9 ± 1996 MPa, which is lower than the maximum microhardness of the coating by a factor of 1.41. Thermoplastic treatment of the grade 12496 alloy coating increases its microhardness at a load of 0.05 N from 12372.8 ± 1226.8 to 13287 ± 612.5 MPa due to the strong cohesion of the particles in the coating and the formation of strengthening nanophases in it.     

Wear-resistant amorphous and nanocomposite steel coatings

In this article, amorphous and nanocomposite thermally deposited steel coatings have been formed by using both plasma and high-velocity oxy-fuel (HVOF) spraying techniques. This was accomplished by developing a specialized iron-based composition with a low critical cooling rate (≈10⁴ K/s) for metallic glass formation, processing the alloy by inert gas atomization to form micron-sized amorphous spherical powders, and then spraying the classified powder to form coatings. A primarily amorphous structure was formed in the as-sprayed coatings, independent of coating thickness. After a heat treatment above the crystallization temperature (568 °C), the structure of the coatings self-assembled (i.e., devitrified) into a multiphase nanocomposite microstructure with 75 to 125 nm grains containing a distribution of 20 nm second-phase grain-boundary precipitates. Vickers microhardness testing revealed that the amorphous coatings were very hard (10.2 to 10.7 GPa), with further increases in hardness after devitrification (11.4 to 12.8 GPa). The wear characteristics of the amorphous and nanocomposite coatings were determined using both two-body pin-on-disk and three-body rubber wheel wet-slurry sand tests. The results indicate that the amorphous and nanocomposite steel coatings are candidates for a wide variety of wear-resistant applications.     

炉辊涂层的现状及发展趋势

介绍了各种炉辊涂层和等离子喷涂工艺,通过超音速火焰喷涂工艺与爆炸喷涂工艺的比较,指出了炉辊涂层的发展趋势。     

电弧喷涂技术制备复合金属涂层新进展

电弧喷涂技术具有高效率、低能耗、操作简单等优点,是制备复合金属涂层最常用的手段。本文综述了国内外利用电弧喷涂技术制备锌铝涂层、铁基合金涂层、镍基合金涂层的最新研究进展。最后,展望了用电弧喷涂制备复合金属涂层的发展方向。     

热喷涂技术应用及研究进展与挑战

热喷涂作为重要的表面工程技术之一,是通过在材料表面制备材料保护涂层与功能涂层,赋予基体材料没有,但服役环境所必须的表面性能的方法。由于热喷涂可以制备从超过50%孔隙缺陷含量到接近完全致密的任意材料的涂层,基于缺陷控制可满足从可磨耗、耐高温隔热、耐磨损与耐腐蚀等不同服役要求,经过100余年的发展已经形成了包括等离子喷涂、超音速火焰喷涂、电弧喷涂、普通火焰喷涂等一系列方法,已经成为在众多产业领域,包括航天航空、交通运输、石油化工、电力能源、冶金钢铁、纺织与造纸、机械制造等,提高产品寿命与竞争力不可或缺的技术。制备可以提供耐磨损、耐环境腐蚀防护、耐高温隔热防护等保护涂层是热喷涂尤为重要的应用方面,热喷涂作为可显著提升结构零件耐磨损的涂层制备方法应用非常广泛,但在动载如冲蚀、空蚀、疲劳磨损、或高应力磨料磨损条件下,涂层材料的耐磨性能尚不能完全发挥;由于涂层总是存在一定的孔隙,难以以制备态直接用作长效耐腐蚀防护涂层,适当的封孔处理成为其用作耐腐蚀涂层的必要条件;包括以燃气轮机热障涂层为代表的耐高温隔热涂层等在航空与地面重型燃机中的应用,在欧美热喷涂市场中约占比60%,随着我国燃气轮机技术的发展,该市场潜力有望逐步得到发掘。热喷涂耐磨损涂层性能的进一步提升不仅需要开发新型硬质耐磨材料以及宽温域自润滑材料,还需要结合材料开发,发展可使粒子间结合充分的涂层制备方法,其次,基于涂层结构特征与服役性能关系控制磨损服役条件,防止源于粒子间脱落的加速磨损是确保长效磨损保护的基础。如何制备在喷涂态即可满足腐蚀介质不浸渗的致密涂层依然是热喷涂耐腐蚀涂层制备需要攻克的挑战。冷喷涂、等离子喷涂、物理气相沉积、液料热喷涂等新方法近年来发展迅速,与这些方法相配套的材料制备技术的发展将是这些新方法得到广泛应用的基础。新能源、医疗、民生、半导体等对导电、催化、生物活性、绝缘、耐刻蚀等功能涂层的需求也将有力推动热喷涂技术的发展。本文将结合目前热喷涂技术在国内外的应用现状与存在的问题,展望热喷涂技术进一步发展过程中有待解决的主要挑战性技术问题,为本领域技术人员合理认识热喷涂技术的特点,直面挑战,深入开展开发与基础研究,推动技术提供参考。     

Deposition of Amorphous Hardening Coatings by Electrospark Treatment in a Mixture of Crystalline Granules

This article is devoted to the formation of amorphous coatings on the steel 35 surface by electrospark treatment in a mixture of crystalline granules. It is revealed by the energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) that formed coatings contain W, Mo, Co, and Ni in various ratios. The weight of granules of various compositions decreases by 11–16 wt % for 6-h treatment due to electric erosion. The mass transfer coefficient varies in a range from 33 to 54%. X-ray structural analysis showed the prevalence of an amorphous phase (81–99%) in the structure of deposited layers. Annealing of coatings at a temperature above 1150°C leads to the crystallization of the amorphous phase into boron carbide of the M23(C, B)6 type, as well as into α-Fe. The coatings have an increased hardness of 10–15 GPa, while their wear resistance in the dry sliding wear mode under loads of 10 and 50 N is higher than for steel 35 by a factor of 3.3 and 1.6. The coating friction coefficient is lower than for steel 35 by 13–30% and was 0.27–0.31. The wear resistance of coatings in a dry abrasive wear mode is higher by a factor of 3–5 when compared with uncoated steel 35. The best characteristics are inherent without nickel and worst are inherent without cobalt. Thus, it is established that tungsten and cobalt increase the wear resistance of iron-based amorphous alloys, while nickel and molybdenum tend to worsen their tribotechnical behavior.