热喷涂涂层封孔处理及其耐蚀性能研究
热喷涂中的喷涂涂层的组织结构与性能分析
热喷涂中的喷涂涂层的组织结构与性能分析热喷涂是一种常见的表面处理技术,通过高温喷涂将涂层材料喷涂在被涂物表面上,形成一层具有特定性能的涂层。
在热喷涂技术中,涂层的组织结构对于涂层性能的影响非常大。
本文通过分析热喷涂中的喷涂涂层的组织结构与性能,探讨涂层组织结构与性能之间的关系。
一、涂层组织结构涂层组织结构是指涂层内部不同材料相对分布的情况,通常包括涂层材料的晶体结构、孔隙度、厚度、相对密度等。
热喷涂涂层的组织结构受到多种因素的影响,其中包括涂层材料的物理化学性质、喷涂参数、喷涂设备性能、喷涂的物理环境等。
1. 涂层材料的晶体结构涂层材料的晶体结构是影响涂层性能的重要因素之一。
晶体结构的不同会影响涂层的硬度、强度、耐腐蚀性等性能。
例如,钨合金涂层中晶体结构的稳定性会影响涂层的耐腐蚀性。
2. 孔隙度涂层的孔隙度是指涂层中存在的毛孔和微缺陷的数量以及分布情况。
孔隙度会影响涂层的耐腐蚀性、耐磨损性和耐热性能。
例如,在涂层的热膨胀系数中,孔隙度是一个非常重要的因素。
3. 厚度涂层的厚度会影响其多种性能,包括耐冲击性、耐磨损性和导电性等。
通常情况下,增加涂层厚度可以提高涂层的硬度和综合性能。
4. 相对密度涂层的相对密度是指涂层的实际密度与材料理论密度之比。
相对密度越高,涂层的耐磨损性和硬度越高,但其制备难度也会增加。
二、涂层性能分析涂层性能是指涂层在使用过程中表现出来的各种性能特点。
涂层的性能分析需要考虑其用途和使用环境。
通常涂层的性能特点包括硬度、强度、耐腐蚀性、耐磨损性、耐热性和导电性等。
1. 硬度和强度涂层的硬度和强度可以通过厚度和组织结构的控制来调节。
例如,增加硬质相的含量和晶粒尺寸可以提高涂层的硬度和强度。
2. 耐腐蚀性涂层的耐腐蚀性是指在化学腐蚀介质中,涂层的表面不受腐蚀和破坏的能力。
通过增加涂层相对密度、减少涂层孔隙度、增加薄膜厚度等方式可以提高涂层的耐腐蚀性。
3. 耐磨损性涂层的耐磨损性是指涂层在机械磨损和摩擦过程中,表面不受磨损和破坏的能力。
研究热喷涂工艺对涂层摩擦磨损性能的影响
五大类 : 磨粒磨损 ( a b r a s i v e w e a r ) , 粘 着磨 损 ( a d h e s i o n w e a r ) , 表
% 以上 。 据 我 国 有 关部 门 统计 ,仅 台 金、 矿 喷涂及爆炸喷涂等 , 近年来 , 人 们 研 究 了一 些 更 为 先 进 的喷 涂 国 民 生产 总 值 的 2 农机 、 煤炭 、 电力 和 建材 这 几 个 领 域 的 钢 材 用量 由 于 摩 擦 技 术( 如 激光喷涂 、 冷 空 气动 力 喷 涂 、 反应 火焰喷涂 等) , 使 得 山 、 0 0万 t . 不 仅 带 来 了废 弃 构 件 的 喷 涂 技 术 不断 的发 展 , 人 们 认 识 材 料 的行 为也 更加 丰 富 、 材 料 磨 损 致 使 设 备 备 用 构 件 就 达 1 大量 浪 费 , 也造 成 了 国 家 巨大 的 经 济损 失 。 的性 能也 逐 步 提 高 。 热喷 涂技 术是在 上世 纪初才被 瑞士 科 学家 S c h e e p所 发 明, 经过 了百年 的发 展 , 其 应 用领 域 已 经 非 常 广 泛 。 人 们 常 利
间 的摩 擦 、 润滑 和 磨 损 , 也 研 究 这 三 者 之 间 的相 互 关 系及 其 发
近 年 来 .通 过 热 喷 涂 技 术 改 变材 料 表 面摩 擦 磨 损 方 面的
包括 设 计 和 计 算 、 润滑材料和 润滑方 法, 摩 擦 材 料 研 究 已经 成 为 科 学研 究 的 热 点 问题 , 随 着 此 类 研 究 高质 量 、 精 展 与 应 用 : 和 接 触 面 之 间 的状 态 . 摩 擦 故 障的 诊 断 、 检 测 和 预 警 等 。 磨 损 细 化 的 发 展 .热 喷 涂 技 术 已经 成 为一 种 构 件 表 面 抗 摩擦 性 能
热喷涂技术应用及研究进展与挑战
热喷涂技术应用及研究进展与挑战李长久【摘要】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.【期刊名称】《热喷涂技术》【年(卷),期】2018(010)004【总页数】22页(P1-22)【关键词】热喷涂;涂层应用;耐磨损;耐腐蚀;涂层设计;涂层组织;保护涂层;功能涂层【作者】李长久【作者单位】西安交通大学,陕西省西安市 710049【正文语种】中文【中图分类】TG174.40 引言80%以上机械零部件的失效通常由表面磨损与腐蚀而引起,每年由此造成的损失可达国民生产总值的10%以上,因此,通过各类表面工程技术将具有优越耐腐蚀或耐磨损性能的材料覆于满足承载能力要求的普通结构件表面,构筑复合结构材料已经成为提高机械零部件服役效能、零部件附加价值与产品核心竞争力的重要方法。
热喷涂氧化铝_碳化钨涂层性能研究
试验研究文章编号:1000 7466(2010)增刊1 0001 04热喷涂氧化铝、碳化钨涂层性能研究任 武1,李晓明2,石成刚1(1.江汉机械研究所,湖北荆州 434000; 2.甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司,甘肃兰州 730070)摘要:采用爆炸喷涂、超音速喷涂工艺制备了氧化铝、碳化钨涂层,并对2种涂层基本性能以及腐蚀、摩擦磨损特性进行比较分析。
结果表明,超音速喷涂碳化钨涂层具有低孔隙率、高硬度、高结合强度、低表面能特点以及优异的耐蚀、耐磨性能。
由于在喷涂过程中发生相变,爆炸喷涂氧化铝涂层产生了亚稳定相 Al2O3,在酸性环境下遭到腐蚀,其综合性能比碳化钨涂层差。
关键词:氧化铝涂层;碳化钨涂层;腐蚀;磨损中图分类号:TG174 452 文献标志码:AStudy of Thermal Spray Alumina and Tungsten Carbide C oating PropertiesREN Wu1,LI Xiao ming2,SHI C heng gang1(1.Jianghan Petroleum M achinery Research Institute,Jing zhou434000,China;npec T echno logies Lim ited,Lanzhou730070,China)Abstract:Deto nation spr ay ing and high velocity o xy fuel(H VOF)thermal spraying are used fo r alumina and tungsten carbide co ating.T hen the basic proper ties o f the coating ar e analyzed,as w ell as their corro sion,friction and w ear character istics.T he results show ed that,hig h velocity ox y fuel thermal spraying tung sten car bide coatings have low porosity,high hardness,high adhe sion strength,lo w surface energ y character istics and ex cellent corro sion resistance,and w ear re sistance,due to the cr eation of a m eta stable phase A l2O3during the spr ay,the detonation spraying aluminum co ating is eroded in the acidic environment.So its pr operty is w orse than the tungsten car bide coating.Key words:alumina co ating;tungsten carbide coating;corrosion;w ear characteristic陶瓷材料的化学结构式中一般为共价键或者离子键结构,键能高,原子间结合力强,表面能低。
封严涂层的性能评价及研究进展
AERONAUTICAL SCIENCE & TECHNOLOGY17航空科学技术0 引 言随着航空技术的日益发展,对发动机效率的要求也逐渐提高,预计在2015~2020年将有可能研制出推重比为15~20的涡扇发动机。
作为发动机的重要技术之一,封严涂层可改善飞机燃气轮机中旋转与固定部件之间的密封性,显著提高发动机的性能。
研究发现,在比燃料消耗率下,叶片和密封面间的间隙降低,能导致推力改进2.5%[1]。
目前采用在涡轮机与压气机的机匣上制备封严涂层来封闭气体通道,减小间隙,提高热效率。
新一代航空发动机中,封严涂层的使用温度为300~1200℃,最高可达1350℃。
这对发动机关键零部件封严涂层的高温防护、封严、耐磨损等性能提出了新的要求。
1 封严涂层材料及研究进展1.1组成及制备技术封严涂层已经在航空领域得到广泛应用。
理想的封严涂层要求热稳定封严涂层的性能评价及研究进展导 读:封严涂层系统可以改善飞机燃气涡轮发动机中旋转部件和固定部件之间的密封性,已成为提高发动机工作效率,延长发动机服役寿命的主要方法之一。
本文阐述了目前封严涂层的应用及性能评价的研究进展,描述了未来封严涂层的发展趋势。
关键词:封严涂层;性能评价;研究进展Keywords :seal coatings ;evaluation of property ;research progress赵丹1 赵忠兴2 杨景伟2 孙杰11沈阳理工大学环境与化工学院 2 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司Performance Evaluation and Research Progress of Seal Coatings性强、摩擦系数小、抗氧化性强,用于叶尖与机匣之间封严时,才能在保持最小间隙的同时有效阻止刮擦损伤,达到良好的封严效果。
封严涂层大多选用复合材料,主要成分是金属相、非金属相和孔隙。
其中金属相具有可喷涂性、结合强度、抗冲蚀性等性能,常用的有镍、钴、铜、铝等及其合金。
热喷涂涂层封孔处理及其耐蚀性能研究
热喷涂涂层封孔处理及其耐蚀性能研究张龙;胡小红【摘要】A hole sealing method was used for sink rolls and stable rolls,in which these rolls were used in the cold-rolled galvanizing production line. The composite sealing showed high temperature corrosion resistance and anti sticking properties against zinc. The sealing test was performed on the roller surface by Brushing method, as well as acid corrosion, zinc corrosion and zinc adhesion resistant test. The tested results showed that the poresof coating surface were obviously reduced due to the sealing action. The sealing played an effectively protective action against osmosis external corrosion. The composite sealing displayed a good performance of anti adhesion of zinc.%研制了一种主要针对钢铁企业镀锌生产线沉没辊和稳定辊热喷涂层的复合封孔剂,其具有良好的耐高温腐蚀性能和抗粘锌性能。
采用刷涂方法,对热喷涂涂层进行封孔处理,并对封孔处理的涂层进行酸腐蚀、锌腐蚀和抗粘锌试验。
研究结果表明,涂层中的孔隙基本已经被封孔剂所填充,降低了涂层的孔隙率。
Zn-Al和Al-RE热喷涂涂层的耐蚀性研究
G P的 5 。因此 , D % 随着 经 济 的发展 , 效地 阻 止 或 效 和 最 经 济 的 方 法 。 为 对 比研 究 热 喷 涂 z — 1 有 n A 和
延缓钢结构腐蚀越来越迫切 。
A 一 E涂 层 的耐 蚀 性 , 者 考 察 了 两种 涂 层 在 铜 加 1R 笔
热 喷涂 锌 、 涂 层 自 2 世 纪 2 年 代 首 次 在 英 速 醋 酸 盐 雾 试 验 中 的 腐 蚀 行 为 并 探 讨 了其 腐 蚀 防 铝 0 0 国应 用 以来 , 到 了世 界 各 国 的高 度 重 视 并 沿 用 至 护 机 理 得
第7 卷
第6 期
装 备 环 境 工 程
E I ME T E V R N N A E G N E I G QU P N N I O ME T L N I E R N
2 1年 1月 00 2
Z — 和 AlR n AI — E热喷涂涂层 的耐蚀性研 究
梁义 , 魏世丞 刘毅 王玉江 徐滨士 , , ,
r s e tv l e p c ie y.Th ir tu t r e m c osr c u e ofZn— 1a d —RE o tngsbe o e a fe o r i n — n A1— A c a i f r nd a tr c roso we e a l z d b s a i g e e r ni r na y e y c nn n lcto c
Ke o ds Zn A1 o t g;A1 RE c ai g;CAS yw r : — ai c n 一 o t n S;c ro i nr ssa c o so e itn e
钢结 构 的腐蚀 与 防护 一直 备受 世界 各 国的关 注 今 16 3J , 。我 国从 2 世 纪 5 年 代 末 开 始 热 喷 涂 锌 、 0 0 铝
热喷涂制备氧化钛复合涂层研究现状
第30卷第2期江苏理工学院学报JOURNAL OF JIANGSU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Vo l.30,No.2 Apr.,20242024年4月陶瓷涂层因其耐磨损、耐高温及耐腐蚀等优点,在海洋舰船、航空航天、能源运输、汽车装备等领域具有广泛的应用前景。
然而,单一物相的陶瓷涂层通常脆性较大、结构缺陷较多,在服役过程中易破裂和剥落,其应用受到限制[1]。
目前,陶瓷涂层的性能改善手段主要有优化制备工艺参数和多相添加。
通过添加其他相,可以在保持原物相优异性能的同时,使涂层拥有多种不同的性能,减少孔隙与微裂纹等缺陷含量,拓展其应用范围[2]。
氧化钛复合涂层是指将氧化钛颗粒与其他材料进行复合,由于氧化钛颗粒具有较好的流动性及相容性,因此,作为第二相添加至涂层中可以提高涂层的韧性、硬度、耐磨性和耐腐蚀性能[3]。
热喷涂技术是一种表面强化和修复技术,具有工艺简单、成本低、灵活性高等优点,被广泛应用于零件表面以提升其耐磨损、耐腐蚀、耐高温等性能[4-5]。
近年来,采用热喷涂技术制备氧化钛复合涂层获得了广泛关注,一些学者针对涂层相添加、粉体结构设计等方法,研究了不同复合涂层的综合服役性能及二氧化钛对涂层性能的影响机理。
本文根据氧化钛复合涂层使用的材料种类,将其分为氧化物复合涂层、碳及碳化物复合涂层。
基于此,分别从氧化钛复合涂层、氧化物复合涂层、碳及碳化物复合涂层的制备三个方面,系统综述了国内外在有关氧化钛陶瓷涂层耐磨、耐腐蚀性能强化方面的研究情况,并对氧化钛复合涂层的原理和性能优化方法进行了介绍与分热喷涂制备氧化钛复合涂层研究现状吴海东1,燕玉林2,崔方方1,丛孟启1,高祥涵1,楚佳杰1,韩冰源1(1.江苏理工学院汽车与交通工程学院,江苏常州213001;2.军事科学院战略评估咨询中心,北京100091)摘要:氧化钛复合涂层具有优异的耐磨、耐腐蚀性能,常用于关键机械零部件的表面防护。
热喷涂技术在防腐工程中的应用和研究进展
技术热喷涂技术在防腐工程中的应用和研究进展张婧1 姜源庆2 孔祥峰1 王芳1(1. 山东省科学院海洋仪器仪表研究所,山东青岛266001;2. 国家海洋局烟台海洋环境监测中心站,山东烟台264006)摘要:本文简要介绍了热喷涂技术的工艺原理及技术特点,分析了热喷涂涂层的防腐机理,并对近年来我国热喷涂防腐材料的研究进展做了总结。
最后详细介绍了热喷涂在国内防腐工程中的实际应用情况。
关键词:热喷涂防腐喷涂材料中图分类号:TG174.44 文献标识码:A 文章编号:10.13726/ki.11-2706/tq.2014.09.016.05Application and Research Progress of Thermal SprayingTechniques in Anti-corrosion EngineeringZHANG Jing1, JIANG Yuan-qing2, KONG Xiang-feng1, Wang Fang1(1. Institute of Oceanographic Instrumentation, Shandong Academy of Sciences, Qingdao 266100, China;2. Yantai Oceanic Environmental Monitoring Central Station of State Oceanic Administration, Yantai264006, China)Abstract: The process principle and technical characteristics of thermal spraying techniques were briefly reviewed, the antiseptic mechanism of thermal spraying techniques was analyzed, and the research progress of the thermal spraying anti-corrosion materials in recent years in China was summarized. The practical application situation of thermal spraying techniques in domestic anticorrosive engineering was detailed introduced.Key words: thermal spraying techniques; anti-corrosion engineering; spraying material0 引言 1 热喷涂简介二十世纪初瑞士人M.U . S c h o o p发明了一种火热喷涂是利用某种热源,将粉末状或丝状的焰喷涂技术并首次在金属表面喷涂锌生成涂层,发金属或者非金属材料加热、熔化或软化,以一定速现锌涂层比油漆具有更好的防腐效果。
热喷涂涂层工艺的耐磨性与耐蚀性改进
热喷涂涂层工艺的耐磨性与耐蚀性改进热喷涂涂层是一种常用的表面修复和改性材料技术,广泛应用于航空航天、能源、化工、机械制造等领域。
然而,由于工艺和材料的局限性,热喷涂涂层在耐磨性和耐蚀性方面存在一定的问题。
为了提高热喷涂涂层的耐磨性和耐蚀性,需要从工艺和材料两个方面入手进行改进。
首先,从工艺方面来说,热喷涂涂层的耐磨性和耐蚀性受到热喷涂工艺参数的影响。
例如,喷涂温度、喷涂速度、气体流量等参数的选择直接影响了涂层的致密性和附着力,从而影响耐磨性和耐蚀性。
因此,需要通过优化工艺参数,使涂层能够获得更高的致密性和附着力。
同时,还可以采用预处理技术来提高热喷涂涂层的耐磨性和耐蚀性。
例如,通过喷丸、化学处理和表面活性剂处理等方法,可以有效地清除表面的污染物和氧化层,提供更好的附着力和致密性。
此外,还可以采用多层涂层的方法,在基础涂层上覆盖保护涂层,进一步提高耐磨性和耐蚀性。
在材料方面,热喷涂涂层的材料选择至关重要。
常用的热喷涂涂层材料包括金属、陶瓷和聚合物等,各具特点,用途不同。
例如,金属涂层具有良好的导热性和导电性,适用于提高材料耐热性;陶瓷涂层具有优异的耐磨性和耐蚀性,适用于提高涂层的耐磨性和耐蚀性;聚合物涂层具有良好的耐化学性和耐热性,适用于提高涂层的耐蚀性和耐热性。
因此,根据具体应用需求,选择合适的热喷涂涂层材料是提高耐磨性和耐蚀性的关键。
此外,还可以采用复合涂层的方法,将不同性能的材料组合在一起,形成具有多种优点的涂层结构。
例如,可以在基础涂层上覆盖一层耐磨性较高的陶瓷涂层,形成高硬度的涂层;或者在表面涂覆一层具有耐蚀性的聚合物涂层,提高涂层的耐蚀性。
通过合理设计复合涂层结构,可以综合利用不同材料的优点,进一步提高热喷涂涂层的耐磨性和耐蚀性。
总结来说,提高热喷涂涂层的耐磨性和耐蚀性需要从工艺和材料两个方面入手。
通过优化工艺参数,采用预处理技术和合理选择涂层材料,可以提高涂层的致密性、附着力和耐磨性、耐蚀性。
热喷涂涂层封孔处理及其耐性
毕业论文学生姓名:学号:学院:材料科学与工程学院专业:金属材料工程题目:热喷涂涂层封孔处理及其耐蚀性指导教师:评阅教师:2013年6月zzzz毕业设计(论文)成绩评定表姓名学号zzzz 成绩专业金属材料工程题目热喷涂涂层封孔处理及其耐蚀性指导教师评语及成绩指导教师:年月日评阅教师评语及成绩评阅教师:年月日答辩小组评语及成绩答辩小组组长:年月日答辩委员会意见学院答辩委员会主任:年月日注:该表一式两份,一份归档,一份装入学生毕业设计说明书(论文)中。
毕业论文中文摘要热喷涂防腐技术是迄今为止钢铁结构件长期防腐的最有效方法之一,而涂层的孔隙率又是影响涂层耐蚀性的一个重要因素。
本文采用溶胶-凝胶法制备了氧化硅溶胶、氧化钛溶胶和氧化硅-氧化钛复合溶胶,并用这三种溶胶对Q235钢涂层进行封孔处理。
通过X-射线衍射(XRD)、结合力测试、孔隙率测试和腐蚀实验对不同涂层薄膜进行测试分析。
结果表明,经封孔处理后的涂层致密光滑,耐蚀性提高,基本无缺陷。
经500℃热处理后,氧化硅-氧化钛涂层中的氧化硅结构为非晶态,而氧化钛结构为锐钛矿。
关键词溶胶-凝胶法氧化硅氧化钛封孔耐蚀性毕业论文外文摘要Title Sealing treatment and their corrosion resistance of thermal spray coatingsAbstractThermal spraying anti-corrosion technology is by far the long-term corrosion protection of steel structures is one of the most effective methods, and the porosity of the coating affect the coating corrosion resistance is an important factor. This article was prepared by sol-gel silica sol, titania sol and silica - titania composite sol, sol with three coatings of Q235 sealing treatment. By X-ray diffraction (XRD), the porosity of different tests and corrosion tests the coating film were tested. The results showed that the sealing treatment, the coating density smoothness, corrosion resistance is improved, almost no defects. After heat treatment at 400 ℃, silica - titania in the coating structure of the amorphous silica, and titanium dioxide anatase structure.Key words sol-gel SiO2TiO2Sealing treatment corrosion resistance目录1 引言 (1)1.1 课题的研究背景 (1)1.2 课题研究现状 (1)1.3 制备封孔剂的研究现状 (3)1.4 溶胶-凝胶法制备涂层封孔剂的技术 (4)1.5 溶胶-凝胶法制备防护涂层的研究现状 (6)1.6 本课题的研究意义和目的 (7)2 实验方法及表征手段 (8)2.1 实验材料 (8)2.2 实验仪器 (8)2.3 试验方法 (12)2.4 组织结构分析 (13)2.5 结合力测定 (13)2.6 蓝点法测孔隙率分析 (13)2.7 耐蚀性能测定 (13)3 试验结果与分析 (15)3.1 实验条件的选择 (15)3.2 XRD测定结果与分析 (17)3.3 结合力测定结果与分析 (18)3.4 孔隙率测定结果与分析 (18)3.5 腐蚀实验结果与分析 (18)结论 (21)致谢 (22)参考文献 (23)1 引言1.1 课题的研究背景表面技术是一门科学,而热喷涂技术在表面改性技术中占有重要的地位。
热喷涂涂层的基本特点是什么
热喷涂涂层的基本特点是什么1. 强度和耐磨性热喷涂涂层是一种通过高温喷射技术将粉末或线材熔化并喷射到基材表面的涂层。
它具有以下基本特点:•强度提高:热喷涂涂层通常具有较高的冲击强度和抗拉强度,可以显著提高基材的强度。
•耐磨性增强:热喷涂涂层将基材与涂层相结合,形成一层坚固的保护层,能够提高基材的抗磨损性能。
2. 耐腐蚀性热喷涂涂层具有优异的耐腐蚀性,可用于保护基材免受腐蚀和化学侵蚀的影响。
热喷涂涂层通常可以提供一种密封的屏障,阻止化学物质和湿气进入基材表面,从而降低了腐蚀的风险。
3. 粘附性和结合强度热喷涂涂层与基材之间的粘附性和结合强度是其关键特点之一。
热喷涂涂层通过与基材的物理和化学结合,实现了与基材的牢固结合,从而增加了涂层的耐用性和使用寿命。
4. 温度稳定性和耐高温性热喷涂涂层通常具有良好的温度稳定性和耐高温性。
它们能够在高温环境下保持稳定的性能,并且能够承受高温引起的膨胀和收缩。
这使得热喷涂涂层成为一种有效的保护材料,可用于耐受高温和高压环境的工业设备。
5. 多功能性和可定制性热喷涂涂层具有多功能性和可定制性,可以根据不同的应用需求进行选择和调整。
根据涂层材料的选择和处理方式的变化,可以获得不同的涂层性能,以满足不同应用领域对涂层的要求。
6. 快速修复和再涂层性能由于热喷涂涂层具有良好的粘附性,因此其修复和再涂层能力也非常出色。
当涂层出现损坏或老化时,可以通过喷涂新的涂层来修复或更新涂层,从而延长基材的使用寿命。
总的来说,热喷涂涂层具有强度和耐磨性提高、耐腐蚀性、粘附性和结合强度、温度稳定性和耐高温性、多功能性和可定制性,以及快速修复和再涂层的特点。
这些特点使得热喷涂涂层成为一种广泛应用于工业领域的先进表面处理技术。
封孔剂
封孔剂对很多热喷涂涂层来说,封孔是一项必要的后处理过程。
当涂层面临腐蚀及氧化(有时处于高温)环境时,封孔是涂层设计必需要考虑的一项内容。
本文涉及到封孔作业的目的和要求;介绍了封孔剂的种类、性能、施工要点、选择依据及应用范围。
任何一种热喷涂方法,尤其是燃气一氧焰喷涂(即火焰喷涂)所沉积的涂层,都是一种有孔结构。
总体而言,涂层孔隙度范围相当大。
燃气一氧焰喷涂层有时高达15%以上,而高速氧一燃气喷涂(HVOF)层则在1%以下。
在实际应用中,有孔结构有时是有利的。
涂层孔隙有助于贮油,促进润滑,减少磨损;在某些特殊应用中,利用热喷涂制取多孔材料,用于热交换装置或其它元件。
然而,在更多的情况下,涂层的孔隙是不希望的。
当涂层暴露于大气、蒸汽、工业气氛、化学活性物质、腐蚀气体及高温环境中,孔隙引入腐蚀元素,使涂层与基体发生化学或电化学侵蚀,导致涂层失效,在这种情况下,必须对涂层进行封孔。
作为热喷涂的一种后处理工序,封孔作业的主要内容是封孔剂的选择和施工方法。
如果某些工件喷涂后还需要车削或磨削时,封孔应在此之前实施,以防涂层孔隙污染,保证更好、更干净的磨削光洁度。
当喷涂陶瓷涂层用于绝缘的情况下,封孔能维持涂层的介电常数。
否则,涂层孔隙将会吸湿或遭污染,形成涂层中不希望的导电通道。
此外,对于泵或液压机等设备,封孔还防止液体和压力的密封泄漏。
一、封孔剂的性能要求封孔剂的种类较多,为了达到良好的封孔效果,封孔剂必须满足下列要求:1.有足够的渗透性因为孔隙弯曲又细小,没有足够高的渗透性,难以充填到必需程度。
2.耐化学溶剂的作用因为涂层本身就处于某种化学和溶剂的腐蚀介质中,封孔剂若不能经受这些介质的侵蚀,封孔即告无效。
3.能经受一定的机械作用即封孔剂不因机械作用而脱落或碎裂。
4.在工作温度下性能稳定即封孔剂不能在操作温度下发生溶化、蒸发或分解等物理变化。
5.不能与涂层或基体发生化学反应在工作环境下与涂层和基体保持化学稳定性。
钢铁热喷涂金属涂层耐蚀性能的研究进展
表面常有较厚的 A ,起到 良好 的屏蔽作用。但 1 层 0
铸铁管 电弧热喷涂锌生产设备
A, 1 电极 电位较钢铁基体为正 ,一旦破损 ,钢铁 基 0
作者单位 :新兴铸管股份有 限公 司研究院 ,河北 武安 0 6 0 530
有 较 好 的耐 腐 蚀性 能。在 p H值较 低 (H<4 及 在 同样厚度 的 Z A1 p ) n 合金 涂层 只是表面颜色变黑 ,无红
p H值 较 高 (H> 1) p 2 的情 况下 ,铝 、锌 涂层 均不 能 锈 出现 ,表现 出良好 的耐蚀性 。 起 到 很 好 的 防蚀 效果 。另 外 ,在 >6 ℃的环 境 中, 0 护作用 ,需选用其他涂层进行保 护。 中冶集 团冶建总 院焊接研究所 的喷涂试 验表 明, 般认 为锌铝合 金 中铝 的质量 分数达到 3 % 时 0 锌层 电位超过 钢铁 的 电极 电位 ,失去 牺牲 阳极 的保 Z -5 合金涂层的耐蚀性能约为纯锌涂层 的 6 [。 n A1 4 倍 1
而热喷涂 A1 涂层具有硬度高 、耐腐蚀和抗 冲蚀
性 能好 的特 点 [ 3 ] 。Al 层表 面 由一 层 致密 的 A1 涂 : 0,
氧化 物保 护薄层覆 盖 ,但 它对 点蚀及 机械 创伤较敏 感 。在 海洋环 境及氯 离子 含量较 高 的环境 中,铝涂 层 的保护作 用 比锌 涂层好 。铝涂层 在海水 飞溅 区表
锌 、铝涂层 耐蚀性
z n涂层是 钢铁 表面常用 的涂层 材料 ,具有对点 钢铁 表面 Z n涂 层得 到广泛应 用 。Z n涂 层腐蚀 产物
涂 涂料涂 层。这种 防腐体 系可 以协 同发 挥金属 涂层 蚀不敏感及创伤 自愈合 功能 ,在大气和淡水环境下 ,
封孔处理对拖拉机热喷涂金属涂层耐腐蚀性的影响
2024年第3期农机使用与维修27㊀封孔处理对拖拉机热喷涂金属涂层耐腐蚀性的影响刘㊀丽(常州工业职业技术学院,江苏常州213164)摘㊀要:封孔处理是指使用特定的封孔材料填补和封闭拖拉机热喷涂金属涂层中的微小孔隙和裂缝,有效增强农业拖拉机涂层的田间耐腐蚀特性㊂该文通过选取特定的基体材料㊁热喷涂材料和封孔材料,对拖拉机封孔前后耐腐蚀性能进行测试㊂结果表明,封孔处理显著提高了拖拉机热喷涂金属涂层的耐腐蚀性能,封孔后的金属涂层在模拟农田环境中表现出更高的抗化学侵蚀能力㊁更低的孔隙率和更好的耐磨损性能,说明封孔不仅提升了耐腐蚀性,还增强了涂层的整体机械强度㊂关键词:拖拉机;封孔处理;热喷涂技术;金属涂层;腐蚀性能中图分类号:TG174.4㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Adoi :10.14031/ki.njwx.2024.03.008Effect of Sealing Treatment on the Corrosion Resistance of Thermal Sprayed Metal Coatings on TractorsLIU Li(Changzhou Vocational Institute of Light Industry,Changzhou 213164,China)Abstract :Pore sealing treatment refers to the use of specific sealing materials to fill and close the tiny pores and cracks in the thermal sprayed metal coatings of tractors,which effectively enhances the field corrosion resistance characteristics of the coatings of agricultural tractors.In this paper,the corrosion resistance of tractors before and after hole sealing is tested by selecting characteristic base materials,thermal spraying materials and hole sealing materials.The results show that the hole sealing treatment significantly improves the corrosion resistance of the thermal sprayed metal coatings of the tractors,and the metal coatings after hole sealing show higher resistance to chemical erosion,lower porosity,and better abrasion resistance in the simulated farmland environment,which indicates that the hole sealing not only improves thecorrosion resistance,but also enhanced the overall mechanical strength of the coating.Keywords :tractor;sealing treatment;thermal spray technology;metal coating;corrosion performance作者简介:刘丽(1992 ),女,江苏常州人,硕士,助教,研究方向为材料表面处理技术㊂0㊀引言拖拉机是一种重要的农业生产工具,不仅极大地提高了作业效率,还通过配备多种农具,实现了农业作业的多功能性[1]㊂然而在农田环境中,拖拉机经常面临着诸如湿润土壤㊁化学肥料和不同气候条件等因素,这些因素会导致金属部件的腐蚀,进而影响拖拉机的使用寿命和工作效率[2-3]㊂有效的防腐措施不仅可以延长拖拉机的使用寿命㊁减少维修和更换频率,还能显著降低农业生产中的经济损失,并在一定程度上减少由于设备故障引发的自然灾害发生率[4-5]㊂因此,开发针对这些特定环境条件的高效防腐技术和材料对进一步提高拖拉机田间工作性能具有重要意义㊂近年来,热喷涂技术已经成为提高拖拉机金属部件耐腐蚀性的有效手段[6-8]㊂热喷涂技术在金属表面形成一层保护涂层,可以有效隔离外界腐蚀因素,如水分㊁化学物质和氧化剂等㊂然而,热喷涂过程中产生的微孔和裂缝可能成为腐蚀的潜在通道[9-10]㊂在此背景下,封孔处理技术应运而生,封孔处理技术是指通过填补和封闭这些微孔和裂缝,不仅提升了涂层的完整性,还增加了对腐蚀性物质的阻隔能力,有效延长了农业设备在恶劣环境下的服务寿命[11]㊂综上所述,热喷涂技术与封孔处理相结合,形成了一种强大的防腐蚀系统,不仅提升了拖拉机及其他农业机械的性能,也为农业生产的可持续性和效率提供了坚实的技术支撑㊂1㊀材料与方法1.1㊀试验材料本研究的主要试验材料可以分为三大类:基体材料㊁喷涂材料和封孔材料㊂基体材料是指进行热喷涂和封孔处理的主体材料,即拖拉机上需要进行防腐蚀处理的金属部件㊂本文选择拖拉机代表性金属材料合金钢作为基体材料,确保实验结果的普适性和可靠性㊂热喷涂材料是指用于通过热喷涂技术在基体材料上形成保护涂层的材料,材料的选择对于确保喷涂涂层的质量和耐腐蚀性能至关重要[12]㊂本文选择常见的等离子喷涂材料作为拖拉机金属热喷涂材料,综合考虑,本文选择铁基非晶粉末,化学成分如表1所示㊂28㊀㊀农机使用与维修2024年第3期表1㊀铁基非晶粉末化学成分表单位:%㊀化学元素质量百分比化学元素质量百分比铁64.50P0.05C0.40S0.02锰0.70铬18.00㊀㊀封孔材料是指用于填补和封闭热喷涂金属涂层中产生的微孔和裂缝的材料[13-14],本文选择纳米氧化铝水性封孔剂作为封孔材料,纳米级的氧化铝粒子因其极小的尺寸,能够高效地渗透并填补热喷涂金属涂层中的微小孔隙和裂缝,从而有效地阻隔潜在的腐蚀因素㊂㊀㊀1.2㊀封孔工艺本文主要试验工艺过程及相关参数设置如表2所示㊂表2㊀主要工艺流程及参数设置工艺技术参数时间设置备注表面预处理清洁和去油,确保无灰尘和油脂10~15min清洁,5~10min干燥确保基体材料的清洁,以便封孔剂能有效附着封孔剂应用均匀涂抹或喷洒封孔剂,充分覆盖所有区域15~30min应用,5~10min检查使用纳米氧化铝水性封孔剂,确保无遗漏区域固化处理自然干燥或使用加热装置加速固化2~4h自然干燥,1~2h加热固化固化时间和温度根据封孔剂类型而定性能测试检验封孔效果,如孔隙率㊁附着力和耐腐蚀性15~30min准备,30min测试验证封孔工艺的有效性和耐久性2㊀结果与分析2.1㊀封孔前后涂层性能通过扫描电子显微镜(SEM)对封孔前后的拖拉机热喷涂金属涂层结构进行的对比分析,结果如表3所示㊂封孔前的涂层表面存在微孔和裂缝,平均厚度约200μm,并且表现出较高的表面粗糙度㊂封孔后,这些微孔和裂缝被纳米氧化铝水性封孔剂有效填充,涂层厚度增加至约220μm,表面变得更加平滑和均匀㊂结果表明封孔处理不仅提升了涂层的结构完整性,还增强其耐腐蚀性能㊂2.2㊀腐蚀动力学本文通过在模拟750ħ高温环境下进行的试验,绘制了封孔前后拖拉机热喷涂金属涂层的腐蚀动力学曲线㊂通过电化学阻抗谱(EIS)和极化曲线测试,对比分析了封孔前后的腐蚀行为,结果如图1所示㊂普通涂层在腐蚀过程中总体表现为重量增加,样品增加重量的过程中也会存在失重,说明在本试验腐蚀过程中有腐蚀剥落物产生,而封孔图层表现为逐渐增重,未出现失重现象,说明在高温环境下,封孔处理显著提高了拖拉机热喷涂金属涂层的耐腐蚀性,降低了腐蚀速率,提升了涂层的保护效能㊂因此,封孔处理在提高农业机械的耐用性和可靠性方面,尤其在极端工作条件下,具有一定的应用价值㊂表3㊀封孔前后涂层性能对比性能参数封孔前封孔后孔隙率/% 5.20.5涂层厚度/μm200.0220.0表面粗糙度/μm 3.8 1.6图1㊀750ħ腐蚀下不同处理腐蚀动力学变化曲线2.3㊀截面微观形貌及成分分析本文通过对封孔前后拖拉机热喷涂金属涂层的截面进行微观形貌观察和成分分析,以评估封孔处理2024年第3期农机使用与维修29㊀对涂层结构和性能的影响㊂利用扫描电子显微镜(SEM)和能量色散光谱(EDS)进行了以下分析㊂1)截面微观形貌㊂SEM分析显示,封孔前的涂层截面呈现出多孔和不均匀的结构,孔隙和裂缝清晰可见㊂封孔后,涂层截面变得更加致密和均匀,孔隙和裂缝被有效填充,封孔材料在微观层面上改善了涂层的结构完整性㊂2)成分分析㊂EDS分析结果表明,封孔处理后涂层表面富集了封孔材料中的元素,如氧化铝中的铝元素,元素分布更加均匀,说明封孔材料在涂层表面形成了均匀的保护层㊂3)界面结合㊂封孔材料与原涂层之间的界面结合紧密,无明显分离,表明封孔材料与原有涂层之间有良好的相容性和附着力㊂3㊀讨论3.1㊀封孔处理效果1)耐腐蚀性能提升㊂封孔处理显著提高了涂层的耐腐蚀性能㊂腐蚀动力学测试结果表明,封孔后的涂层在高温环境下显示出更低的腐蚀电流密度和腐蚀速率,主要是由于封孔处理通过填补涂层中的微小孔隙和裂缝,减少了腐蚀介质与涂层基材接触的机会㊂在高温环境下,这些孔隙可能成为腐蚀加速的通道,通过封闭这些通道,封孔处理有效降低了腐蚀介质对金属基体的侵蚀;另一方面,封孔后形成的连续涂层提供了一个更为均匀和致密的物理屏障,增强了涂层对外界环境的隔离效果,不仅防止腐蚀介质的直接接触,也减少了热应力和机械磨损对涂层的影响㊂2)微观结构改善㊂SEM和EIS分析结果揭示了封孔处理改善了涂层的微观结构,使之更加致密和均匀,结构的改善有助于提高涂层的机械稳定性和耐磨损能力㊂3.2㊀试验条件与实际应用的关联性1)模拟环境与实际工作条件㊂尽管本研究在模拟的高温环境下进行,但其结果对于理解和预测拖拉机在实际农业环境中的表现具有重要意义㊂实际工作环境中的温度变化㊁化学物质暴露和物理磨损对涂层的影响与实验中模拟的条件相似㊂2)试验结果的现实适用性㊂本研究的结果为拖拉机和其他农业机械的耐腐蚀性能提升提供了有价值的指导,封孔处理的应用有望延长这些设备在恶劣环境中的使用寿命,降低维护成本㊂4㊀结论本文研究了封孔处理对拖拉机热喷涂金属涂层耐腐蚀性的影响㊂通过一系列试验,得出以下主要结论:1)封孔处理显著提高了热喷涂金属涂层的耐腐蚀性能㊂试验结果表明,封孔后的涂层在模拟的高温环境下显示出更低的孔隙率㊁降低的腐蚀电流密度,以及更稳定的腐蚀电位,从而有效降低了腐蚀速率㊂2)封孔处理改善了涂层的微观结构,通过填补孔隙和裂缝,增加了涂层的致密性和均匀性,SEM 和EIS分析证实了封孔材料在涂层中的均匀分布和良好的界面结合㊂参考文献:[1]㊀石振平,王涛,祝和权,等.锌铝涂层封孔处理后的防腐性能研究[J].高速铁路新材料,2023,2(4):39-44. [2]㊀聂振宇,艾莉.氟碳封孔剂封孔处理对8YSZ热障涂层电化学腐蚀及抗盐雾腐蚀性能的影响[J].机械工程材料,2023,47(8):79-85.[3]㊀倪进飞,熊义,刘光明,等.封孔处理对PS45热喷涂涂层抗热腐蚀性能的影响[J].热加工工艺,2023,52(20):101-106.[4]㊀缪筱玲,刘光明,于斐,等.超超临界锅炉用TP310HCbN奥氏体不锈耐热钢的热腐蚀行为研究[J].表面技术,2012,41(3):37-39.[5]㊀田芳,纪秀林,严春妍,等.循环气压结合超声辅助封孔剂封孔处理对铁基非晶合金涂层摩擦磨损性能的影响[J].腐蚀与防护,2022,43(11):1-6+53. [6]㊀曾娣平,刘志义,吴海江,等.微弧氧化及封孔处理对铸造Al-Cu-Mg-Ag合金耐腐蚀性能的影响[J].材料保护,2022,55(8):117-124.[7]㊀杨波,李茂东,刘光明,等.超音速喷涂Inconel625/NiCr合金涂层的热腐蚀行为[J].中国腐蚀与防护学报,2016,36(5):483-488.[8]㊀龙武,刘斌,郭玉洁,等.硅烷封孔处理对6063铝合金微弧氧化膜腐蚀行为的影响[J].轻合金加工技术,2022,50(6):53-59+67.[9]㊀杨帆,丁建伟,刘豪,等.液态GaIn合金对铜的腐蚀机理与防腐蚀技术研究[J].材料导报,2021,35(20):20076-20080+20112.[10]Tresler R E,McNallan M.Corrosion and corrosive degra-dationof ceramics[J].Ceramic Transactions,1990,10(3):118-120.[11]倪进飞,洪嘉,刘光明,等.45CT和NiCr/Cr3C2涂层在模拟烟气中的热腐蚀行为[J].表面技术,2018,47(3):210-216.[12]李理,范玉鹏,常志明,等.海洋风电机组防腐蚀技术研究进展[J].分布式能源,2021,6(5):51-58. [13]崔佳鹏.喷涂金属阶梯涂层防腐技术及应用[J].农机使用与维修,2020(1):35.[14]王辉,马丽秋,胡增荣.激光熔覆纳米涂层及其在模具修复中的应用[J].农机使用与维修,2018(10):11-12.(05)。
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中图分类号 :T G1 7 4 . 4文献标识码 :A 文 章编号 :1 6 7 4 . 7 1 2 7( 2 0 1 4)1 2 . 0 0 0 9 . 0 4
D oI 1 0 . 3 9 6 9 / j . j s s n . 1 6 7 4 - 7 1 2 7 . 2 0 1 4 . 0 4 . 0 0 9
第 6卷 第 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ期
2 0 1 4年 1 2月
热 喷 涂 技 术
Th e r ma l Sp r a y Te c h no l o gy
V_ 0 1 . 6 . NO . 4
Dc e 一201 4
热喷涂涂层封孔处理及其 耐蚀性 能研 究
张 龙 ,胡 小 红
( 马鞍 山马钢表面工程技术有限公司,马鞍 山 2 4 3 0 2 1 )
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St u dy o n Co a t i ng S e a l i ng Tr e a t me nt
a nd Co r r o s i o n Re s i s t a nc e o f The r ma l s pr a y i ng
ZHANG Lo ng, HU Xi a o - h o n g
( Ma ’ a n s h a n S t e e l S u r f a c e E n g i n e e r i n g T e c h n o l o g y C o . ,L t d . ,M a ’ a n s h a n 2 4 3 0 2 1 ,C h i n a )
Ke y wo r d s :Th e r ma l s p r a y c o a t i n g; S e a l i n g; P o r o s i t y; P e r f o m a r n c e
热 喷涂 是 将 熔 融 或半 熔 融 状 态微 粒 以高 速 冲
致涂层 失效 。
击到基 体表面 ,形成具有 一定特 l 生涂层 的表 面处理 方法 [ 1 】 。这种 涂层 是 由相互叠 加 的微 粒构成 ,叠加
解 决 热 喷 涂涂 层 存 在 孔 隙 的主 要 途径 是 采 用
c o l d - r o l l e d g a l v a n i z i n g p r o d u c t i o n l i n e . T h e c o mp o s i t e s e a l i n g s h o we d h i g h t e mp e r a t u r e c o r r o s i o n r e s i s t a n c e a n d