海洋钢铁件锌铝喷涂技术典型工程实例回顾

我国的热喷涂防腐蚀技术起步晚,在腐蚀严重的海洋环境中钢铁设施的热喷涂长效防护应用目前仍是空白.研究热喷涂锌、铝及其合金涂层在腐蚀严重的海洋环境中钢铁设施的热喷涂长效防护性能,对于人类开发和利用海洋具有重大的战略意义.介绍了喷涂锌铝涂层技术在国内外海洋平台、海上大桥和海上舰船等海洋钢铁构件的应用实例,结果表明,热喷涂锌铝及其合金涂层已成为一种成熟的近海和海洋钢铁设施的防护技术,经过适当封闭的热喷铝涂层在常温和高温下对处于飞溅区的钢结构均表现出优良的防腐蚀性能.     

舰船高温防护涂层技术研究进展

高温防护涂层在舰船高温部件尤其是动力系统部件上能够发挥重要作用,保护其在海洋环境中避免发生氧化和腐蚀。本文简要介绍了舰船高温防护涂层的性能特点、分类及等离子喷涂、激光熔覆、渗铝等耐高温涂层制备方法。     

电弧喷涂耐海水腐蚀金属涂层的研究进展

电弧喷涂金属涂层作为钢结构表面防护的一种重要措施,经过几十年的发展,已成为成熟的表面工程技术和产业。同时,随着新的喷涂工艺、设备和材料的不断研发,电弧喷涂金属涂层应用领域日益广泛。与此同时,使用电弧喷涂技术进行防腐的缺点也日益突出,尤其是喷涂过程中存在有害物质排放等问题,严重制约了其发展。电弧喷涂制备的涂层孔隙率低、微观组织致密、结合强度高且经济性好。相比于其他传统防腐技术,电弧喷涂金属涂层应用于钢结构的表面防护具有如下优势:(1)电弧喷涂沉积效率高、操作容易,便于现场施工;(2)涂层在海洋苛刻腐蚀环境中服役时间长。然而,电弧喷涂耐海水腐蚀金属涂层的服役环境介质不同,对涂层的耐蚀性能提出了更高的要求。因此,近几十年来除研究电弧喷涂工艺参数外,科研工作者们着力研发多功能、高性能的喷涂材料,并取得了丰硕成果,同时充分利用电弧喷涂技术的优势可显著提高涂层的性能。目前电弧喷涂金属涂层材料正朝着复合化、新型化方向发展。目前,用于钢结构表面防护且已取得广泛应用的喷涂材料有锌/铝及其合金、镍基合金、铁基合金和铜基合金等。其中锌、铝及其合金是使用最早且最广泛的喷涂材料;镍基合金可通过加入铬、钼等抗点蚀、缝隙腐蚀的合金元素,提高材料的耐蚀性能;铁基合金中添加少量Mo等元素,能有效抑制晶界腐蚀发生;铜基合金中加入1%的锡,能抑制合金脱锌过程并提高其力学性能。近几年的研究重点为多种合金材料复合及新型合金材料的使用,以电弧喷涂技术为手段制备耐腐蚀涂层,可实现涂层功能和性能的双提升。本文以分析钢结构在近海岸海洋环境各区域带的腐蚀规律为基础,比较了目前用于钢结构表面腐蚀防护的方法及其优缺点,阐述了电弧喷涂涂层的研究现状和防腐机理。从电弧喷涂耐海水腐蚀涂层的微观组织结构、涂层性能及防腐机理等方面,分析了电弧喷涂金属涂层防腐面临的问题并展望了其前景,以期为工业领域钢结构表面的长效防护提供参考。     

镀铝改性对PS-PVD 7YSZ热障涂层抗CMAS腐蚀影响机制

采用等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)方法制备了羽毛柱状结构7YSZ(氧化钇稳定氧化锆,简称YSZ)热障涂层,并对涂层进行了表面镀铝改性研究。在1050℃保温5 min、空冷5 min为一个热循环的条件下,测试了改性前后热障涂层的热循环性能。此外,在1200℃高温下对涂层进行了CMAS (CaO、MgO、Al_2O_3、SiO_2等硅酸铝盐物质的简称)腐蚀实验。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对涂层显微组织、元素分布及物相组成进行了表征。通过研究喷涂态涂层与镀铝改性涂层的CMAS腐蚀行为,分析了涂层腐蚀机制,并阐述了镀铝改性对涂层耐腐蚀的作用机理。结果表明:镀铝改性后的涂层保持较好的热稳定性,经过5200次热循环后未见涂层剥落。喷涂态涂层受CMAS腐蚀后,产生了"波浪"状形变, CMAS完全渗透了7YSZ涂层;而镀铝改性涂层,由于通过Al与ZrO_2原位反应,在涂层表面形成有耐腐蚀的α-Al_2O_3致密层,涂层腐蚀情况得到了显著改善。研究发现,α-Al_2O_3致密层不仅对涂层形成机械保护,还影响CMAS在涂层上的热化学反应,使得CaO、Al_2O_3、SiO_2三种氧化物在涂层上的渗入受到抑制,但MgO在涂层中的渗透未受到明显影响。此外,本文还建立了以菲克第二定律为核心的数学模型,以评估镀铝改性技术对涂层耐CMAS腐蚀能力的影响。     

国产氧化铝-铝粉包埋渗铝及其防护效果

一、前言 为防止高温氧化和热腐蚀,金属材料表面渗铝是沿用已久的方法。迄今为止,工艺繁多,但广为应用的仍是“固体粉末包埋渗铝”工艺(简称包埋渗铝)。国内主要采用铝铁合金粉末包埋渗铝。但由于铝铁合金粉末在球磨制备时须反复过筛。渗铝剂在使用过程中要多次清理,从而对工作环境造成严重污染。 目前,国外采用包埋渗铝工艺时,主要用氧化铝-铝粉末渗铝剂。除了具有一般粉末包埋渗铝工艺的优点外,由于使用了廉价的工业锻烧氧化铝粉末作为渗铝剂的主要原料,为渗层质量更加稳定提供了可靠保证,同时也简化了渗铝剂的清理工作,改善了劳动条件;渗铝剂中铝粉含量可调范围大,渗铝速度比铝铁合金     

美国热喷涂工业的现状与未来

热喷涂时,由金属、合金、陶瓷、金属陶瓷或碳化物等高性能材料构成的涂层被涂覆在相对容易加工和更廉价的基体材料上。 热喷涂工艺和涂层的配合可以满足耐热、耐磨、耐侵蚀和(或)耐腐蚀以及其他独特表面性能的要求。涂层几乎不提高被喷涂工件的强度。热喷涂也被广泛应用于因磨损或     

热喷涂高铝含量锌铝涂层的耐腐蚀性能研究

为了探究高铝含量的锌铝涂层的耐腐蚀性能,通过热喷涂技术制备了3种高铝含量的锌铝涂层,采用超景深显微镜、电化学极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)、X射线衍射仪(XRD)等手段,分析了不同铝含量的锌铝涂层的耐腐蚀性能.结果 表明:含Zn涂层在腐蚀过程中首先发生锌的活化溶解,涂层表面附着的腐蚀产物使得涂层表现出微弱的自封闭效果;Zn-Al60涂层兼有锌的阴极保护作用和铝的钝化屏蔽作用,在3种涂层中表现出最优的耐腐蚀性能.     

铝化物涂层的高温氧化和腐蚀机理研究进展

铝化物涂层被广泛应用于发动机热端部件(如涡轮叶片)的防护,然而在服役过程中,铝化物涂层极易发生高温氧化与热腐蚀,导致失效。针对铝化物涂层在高温环境中服役失效的问题,重点介绍了铝化物涂层的高温氧化与热腐蚀机理、影响铝化物涂层的高温氧化与热腐蚀的因素,以及包括添加Cr、Si、Pt、活性元素等改性元素和进行预氧化处理在内的提升铝化物涂层的抗氧化性与耐腐蚀性能的方法。最后,展望了铝化物涂层高温氧化与热腐蚀研究的未来。     

热喷涂用丝材及其喷涂工艺的研究进展

热喷涂技术是通过喷涂粉末或丝材状态的原材料在基体表面得到具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损等性能的涂层，从而达到对基体的保护作用。热喷涂粉末材料范围广泛，包括金属、非金属和陶瓷等，但是其生产成本高，利用率低，而且涂层沉积速率慢，喷涂设备复杂。相比之下，丝材展现出了很大的优势，一方面丝材生产成本低，材料利用率高，涂层沉积速率快；另一方面，粉芯丝材的出现解决了陶瓷材料难以制成丝状以及实心丝材成分难以调控的问题，极大地促进了丝材喷涂工艺的发展。目前，丝材喷涂工艺主要有电弧喷涂、丝材火焰喷涂以及等离子转移弧喷涂，其中电弧喷涂和火焰喷涂工艺成熟，在喷涂粉芯丝材和实心丝材方面得到了广泛的应用，但是制备的涂层氧化严重，孔隙率高；等离子转移弧喷涂作为新的丝材喷涂工艺，制备的涂层氧化程度小，孔隙率低，涂层质量好。通过研究喷涂过程中丝材熔融机理和熔滴特性来改进喷涂工艺和设计新型喷涂技术成为提高涂层质量两种主要途径。本文综述了近年来热喷涂所用丝材的研究进展，以及涂层的耐腐蚀、耐高温和耐磨损性能；介绍了丝材火焰喷涂、电弧喷涂和等离子转移弧喷涂的优缺点；对喷涂过程中实心丝材和粉芯丝材的熔化和雾化行为以及粒子的形成进行了...     

镍铝青铜的表面处理技术及研究进展

海洋工程领域广泛应用的镍铝青铜多元合金在高腐蚀、高副交变载荷海洋工况下易发生选相腐蚀、空蚀和疲劳腐蚀等现象。针对上述现象,重点介绍了表面处理工艺解决此类问题的突出优势,在不改变基体组织结构的同时,通过合理调控改性镍铝青铜的表层微观组织结构,有效改善镍铝青铜的耐腐蚀疲劳性能。主要介绍了搅拌摩擦处理、物理气相沉积、超音速火焰喷涂、激光表面处理和电沉积等5种表面处理方法,探讨了上述方法各自的优势及存在的问题,并结合前期实验成果重点阐述了电沉积工艺在镍铝青铜表面处理中的应用前景。     

Electrochemical characteristics of corrosion in aluminum coatings in a chloride solution with corrosion fatigue

Sprayed aluminum coatings placed in a chloride solution possess a stable anodic corrosion potential and a low current of self-dissolution with respect to structural steels. Aluminum coatings from melts first act as the anode and then, when the aluminum surface layer is dissolved, as the cathode. As the carbon content in the steel increases, the thickness of the aluminum layer increases as well, and the duration of the protective effect of the coating becomes longer. The apparent fatigue limit of steels with low cyclic strength placed in chloride solutions increases by 4–5.7 times after electric arc spraying with aluminum; as a result of liquid aluminizing, this limit increases by 2.8–3.2 times.Karpenko Physicomechanical Institute, Ukrainian Academy of Sciences, L'viv. Translated from Fiziko-Khimicheskaya Mekhanika Materialov, Vol. 29, No. 6, pp. 37–41, November–December, 1993.     

海洋环境下热喷涂锌、铝及其合金涂层防腐蚀机理研究概况

综述了国内外几十年来在不同海水环境中对热喷涂锌铝及其合金涂层防护性能和机理研究的成果.热喷涂锌铝及其合金涂层在海洋环境中具有优良的长效防护性能,锌具有优良的电化学保护性,铝具有比锌更好的化学稳定性,锌铝合金既保留了锌的电化学特点,又具有铝的化学稳定性能.指出了今后的研究重点应该是金属与有机复合层在浪花飞溅区苛刻腐蚀环境下界面的腐蚀规律和腐蚀机理的探讨,对金属与有机复合层界面的腐蚀原因在理论上做出了本质的解释,并能预测涂层体系的防腐蚀寿命.     

石油管热浸镀铝工艺及性能的研究

石油管常用材质J55和N80钢的腐蚀穿孔严重影响了油田的正常生产,而采取热浸镀铝可以有效地提高其耐热性和耐蚀性.研究了热浸镀铝的工艺条件,确定了石油管热浸镀铝的最佳工艺为熔融熔剂法中的二浴法.在此工艺基础上,采用金相显微镜对J55和N80钢的镀层厚度及显微结构进行了分析,同时采用全浸法研究了J55和N80钢热浸镀铝前后在3%NaCl水溶液中的耐蚀性,并利用CMP系列拉力强度试验机比较了镀铝前后J55和N80钢力学性能的变化.结果表明:J55和N80钢热浸镀铝后的镀层组织均可分为纯铝层和铁铝金属间化合物层两层;经热浸镀铝的J55和N80钢耐3%NaCl盐水腐蚀性能显著提高,而力学性能却有所下降,其抗拉强度由于高温回火、碳化物长大等原因分别降低了10.5%和8.2%.     

工艺方法对热浸镀铝层质量的影响

通过目视检查、硝酸腐蚀失重法、中性盐雾腐蚀试验和镀层显微分析等手段,研究了一浴法、二浴法及钝化法工艺对钢材热浸镀铝镀层质量的影响,从镀层厚度、连续性、耐蚀性和显微组织形貌几个方面进行了分析比较.结果表明:二浴法的镀层质量最好,耐腐蚀性最佳.钝化法的镀层耐腐蚀性最差.     

304不锈钢热浸镀铝工艺及镀层的耐冲蚀性能

为提高304不锈钢在实际工况中应用时的耐腐蚀性能,采用熔剂法对304不锈钢热浸镀铝,并对镀铝层进行扩散退火处理,通过厚度测试,形貌观察及成分分析优选了热浸镀工艺及扩散退火工艺,并采用冲刷腐蚀试验研究了最佳工艺制备的镀层的冲蚀性能。结果表明:304不锈钢热浸镀Al-3.0%Si-0.5%RE,在740℃左右浸镀15min时,镀层厚度为100μm左右;在820℃扩渗4 h,获得了较好的扩渗层,其厚度约为115μm;冲蚀时间达到120 h时,经最佳条件热浸镀铝+扩散退火处理后镀层的冲蚀失重速率最小,为0.092 g/(h·m2),未热浸镀铝及扩散退火处理的304钢原始试样的冲蚀失重速度相对较快,其冲蚀腐蚀速率为0.121 g/(h·m^2),约为热浸镀铝试样的1.32倍。     

Laboratory hot-dip aluminizing of sheet steels

It is a matter of common knowledge that in laboratory hot-dip aluminizing, great difficulties are often encountered in preparing specimens that are free of surface oxides and other ubiquitous contaminants such as oils, grease and dust. Inadequate preparation of specimens will inevitably lead to the prevention of alloy layer growth during hot dipping and poor coatings following withdrawal. This paper describes a method for the production on a laboratory scale of hot-dipped type 1 aluminized sheet- steel specimens of commercial quality.     

Thermal spraying of a nitrogen alloyed austenitic steel

Stainless steel coatings provide an alternative to protect steel surfaces against corrosive attack. The 316 L stainless steel coatings have been conventionally produced by different spraying processes for such applications. Because the nitrogen alloyed stainless steels exhibit not only superior mechanical properties, but also better corrosion behaviour than conventional stainless steels, in this study the coatings of a nitrogen alloyed austenitic steel were produced using a high velocity oxy-fuel (HVOF) spraying process and an atmospheric plasma spraying (APS) process. Due to much stronger deformation strengthening, the coatings deposited by the HVOF spraying process presented a much higher microhardness than the coatings deposited by the APS process. Moreover, the coatings deposited by the HVOF spraying process were also more corrosion resistant than the coatings deposited by the APS process, because the oxidation of the powder material during HVOF spraying was much lower than that during APS. Compared with the coatings of the conventional stainless steel 316 L, the nitrogen alloyed steel coating deposited by the HVOF spraying process showed a much better corrosion performance.     

Effect of galvanizing on the strength of welded joints between steel and aluminum

The effect of aluminum additions on the properties of zinc coatings produced on steel by electroplating or hot dipping and the influence of such coatings on the strength of welded joints between thin steel and aluminum sheet were studied.     

Evaluation on fatigue strength of AISI 4340 steel aluminum coated by electroplating and IVD processes

In spite of toxicity, hydrogen embrittlement susceptibility, and environmental issues, cadmium electroplating is usually applied on high strength AISI 4340 aeronautical steel due to its efficient protection against electrochemical corrosion. Ion vapor deposition (IVD) process with pure aluminum also offers good protection against corrosion with the advantages of decreasing hydrogen embrittlement susceptibility and improving the fatigue strength of metallic components. In this research, the effects of aluminum electroplating and IVD aluminum coating on the rotating bending fatigue strength of AISI 4340 steel were evaluated in comparison with cadmium electroplated specimens. Experimental fatigue results showed that both aluminum electroplating and IVD aluminum coatings are possible alternatives to cadmium electroplating.     

稀土La对渗铝层及其抗高温氧化性能的影响

稀土元素La对传统的铝层的结构及其抗高温氧化性能的影响机理尚未充分定型.以低碳钢为基体,预置纯镍和Ni-La2O3复合电镀层,采用固体粉末法进行渗铝,对渗铝试样进行高温氧化试验.用光学显微镜(OM)、扫描电镜及能谱(SEM/EDAX)等方法对试样进行了分析,发现稀土元素La促进了渗铝的过程,使渗铝层中铝含量较高,质量分数为35%,并且渗层组织细小均匀,表面质量好;高温氧化后,Ni-La镀层渗铝层表面形成的氧化膜薄而致密,氧化增重较小,具有较好的抗高温氧化性能.