复合涂层技术研究进展

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
邹积强等[11]研究了防腐涂层。 这种涂层是指将 金属工件置于含有至少两种元素的 Al2O3 陶瓷反应 剂 中 ,经 过 一 次 或 多 次 加 热 扩 散 过 程 ,使 Al、Bi、Ti 等多种元素融合、融入、扩散至金属表面,形成了以 Al2O3 为网络结 构的具有最 佳的界面结 合和 力 学 性 能结合的冶金化合金层的化学热处理工艺。在碳钢、 铸 铁 或 合 金 钢 基 体 的 外 表 面 依 次 覆 盖 有 Al2O3 层 、 过渡层和外合金层, 形成了夹嵌陶瓷的渗铝层。 这 种涂层具有优异的耐硫(低温、高温),耐环烷酸腐蚀 性以及抗高温氧化、抗渗氢、抗渗碳等特性。
1 复合涂层技术特点
表面工程技术工艺方法种类繁多, 目前尚无统 一公认的分类方法,一般认为可划分为表面涂镀技 术、 表面扩渗技术和表面处理技术。 许多表面工程 技术已得到较充分研究或应用, 并取得明显经济效 益。在基体材料表面实施单一表面工程技术基础上, 近年来人们又开始研究复合涂层技术, 即在同一基 材表面进行两种不同类别的表面工程技术处理。 目 前复合涂层技术尚无准确定义划分, 但就目前研究 现状看, 大致分为两类。 某些复合涂层技术仅是二
(Materials Science and Engineering, Liaoning University of Engineering and Technology, Fuxin 123000, China) Abstract:The process method of composite coating technology for steel, non-ferrous metals and composite materials was introduced, the ways of slurry, spray embedding and so on were summarized, the effects of temperature, time and rare earth oxide on the performance of composite coating technology were submitted. Key words:surface engineering technology; composite coating; oxidation resistance; wear resistance
黄志荣等[3]研 究了表面电 沉积-烧结 Y2O3 薄 膜 的 渗 铝 HK40 钢的氧化行为,杨柳松等[4]研究了 Y2O3 改性渗铝工艺及渗层抗高温氧化性。 用电沉积-烧 结 方法在渗铝 耐热钢表面 制得均 匀 致 密 的 Y2O3 薄 膜, 其工艺方法在于将离心铸造的 HK40 钢 炉管, 经砂纸打磨及丙酮清洗,然后固体渗铝。 将渗铝试 样作阴极, 铝板作阳极,在含钇盐的有机溶剂中电 沉积一定时间, 试样表面获得 Y(OH)3 薄膜,吹干后 加热至 300℃,保温 30 min, Y(OH)3 脱水获得 Y2O3 薄 膜。 反复电沉积-烧结 3 次可获得均匀致密的 Y2O3 薄膜。 用电沉积法测试渗铝 HK40 钢电沉积-烧结 Y2O3 薄膜在 850 ℃和 1000 ℃的高温氧化行为,结果 表明:在氧化 初期,沉积 Y2O3 薄 膜的试样 和 渗 铝 试 样看不出差别, 但是此后,氧化动力学曲线显示,沉 积 Y2O3 薄膜试样氧 化增重明 显低于 渗 铝 试 样 。 并 且,850 ℃和 1000 ℃氧化时, 其氧化增重均随沉积 Y2O3 薄 膜 的 时 间 延 长 而 增 大 ,1000 ℃ 氧 化 增 重 比 850 ℃氧化增重增加 1~2 倍。 沉积 15 s Y2O3 薄膜, 抗氧化性能最好。 氧化时间相同时, 不同的氧化温 度,氧化速率不同。
朱利敏[5]研究了稀土氧化 物改性的渗 铬涂层及 氧化性能。 首先在低碳钢基体上用电镀手段制备 Ni-Rexoy 的 复 合 镀 层 , 然 后 用 包 埋 法 制 备 渗 铬 涂 层, 通过渗铬过程的高温处理产生的原子扩散使镀 层转变为冶金结合, 保证镀层和基体之间具有高的
结合强度。 本试验采用镀渗工艺在低碳钢基体上制 备了 CeO2 改性的渗铬层,抗氧化性能明显提高。
下半月出版
Material & Heat Treatment 材料热处理技术
复合涂层技术研究进展
赵 斌, 李智超, 李和万
(辽宁工程技术大学 材料学院, 辽宁 阜新 123000)
Байду номын сангаас
摘 要:介绍了钢、有色金属和复合材料表面复合涂层技术工艺方法;概述了料浆法、喷涂法和包埋法等方法,分析
了温度、时间、稀土氧化物等对复合涂层性能的影响。
2 钢表面复合涂层技术
祁珊等[1]探讨了陶瓷夹嵌 渗锌复合工 艺。 测量 了不同温度 SiC 夹钳渗锌的渗层厚度、 抗氧化性和 耐磨性。该工艺的流程为:工件表面用配置好的溶液 除油→用盐酸除锈→将 SiC 与锌板粘接→将粘好的 试样买入装满碳化硅粉的坩埚, 然后密封→加热渗
《热加工工艺》 2010 年第 39 卷第 22 期
表面工程技术围绕腐蚀、摩擦、磨损和功能特性 三大因素, 成为 20 世纪 80 年代重点发展的十项关 键技术之一, 取得了长足进展, 形成了一门新兴学 科— ——表面工程学。 随着科学技术的高速发展,各 种表面工程技术的水平不断得到提高,工艺方法不 断增多,表面质量越来越好,用途日益广泛。 但也应 看到,各种表面工程技术各自都有各自特点,由于设 备、工艺、成本等因素影响,使用范围受到限制。 所 以有人就把某些表面技术复合到一起,互补欠缺,发 展成复合涂层技术。
幸泽宽等[2]介绍了低温渗 铝复合涂层 。 为了防 止航空发动机压气机钢叶片腐蚀, 我国从 20 世纪 80 年代开始研究“低温渗铝+硅酸盐陶瓷面层”复合 防腐蚀涂层, 并且逐步在发动机制造中加以应用。 该涂层为 0.008~0.016 mm 的 渗铝层以及 2~6 μm 的硅酸盐经脱水形成的 -Si-O-Si- 无机高分子膜层, 紧密附着于渗铝层外表面构成。 10 多年的应用情况 表明,这种具有阳极牺牲性、强抗冲刷性能的复合防 腐涂层, 对降低发动机压气机钢叶片的腐蚀故障率 有着巨大作用。
收 稿 日 期 :2010-06-13 作者简介:赵斌(1976- ),女,辽宁阜新人,硕士,主要研究方向为材料 表
界 面 ; 电 话 :13941866017; E-mail:zhaobin19761107@
种表面工程技术的叠加, 基体表面实施一种表面工 程技术后,再进行另外表面工程技术处理,二种表面 工程技术发挥各自作用,改善基体表面状态,提高材 料表面性能。而另一些表面涂层技术,则是二种表面 工程技术在制备过程中相互发生一定的化学或冶金 反应,从而形成新的复合相,改变表面层组织结构, 增加界面结合强度。 这是一种具备真正复合内涵 的复合涂层技术,这种“反应型”复合涂层技术具有 很大潜在发展前景。 复合涂层技术虽早已得到试验 研究, 但作为一种特定的表面工程技术手段尚缺少 系统研究, 大部分复合涂层技术仅仅是二种表面工 程技术的叠加,今后开发研究“反应型”复合涂层技 术值得人们关注。 目前称之为复合涂层技术这一表 面工程技术,从其基本概念、技术内涵和内容、二种 表面工程技术的选择匹配及组合、 特别是表面层组 织结构变化均值得全面系统研究, 可以设想 “反应 型”复合涂层技术将使材料获得真正(1+1)>2 的复 合效果。
3 有色金属表面复合涂层技术
王红星等[10]采用料浆包渗法在 Cu 基体 Ni 镀层 表面渗铝。 研究了包渗温度对渗层组织、 厚度、扩散 系数和显微硬度的影响。 实验采用纯度为 99.9%的 紫铜块,在其表面镀镍, 然后清洗、 烘干。 工业纯 铝为主渗剂, NH4Cl 作为活化剂, 粘接剂为鸡蛋清, 研磨搅拌均匀后涂到试样 Ni 镀层表面, 涂好后在 80 ℃下真空干燥 1 h,然后在准备好的充有氩气的炉 中分别在 600、700、800 和 900 ℃保温 12 h。 XRD 衍 射结果显示, 从 600 ℃升温到 900 ℃时, 产生单相 Ni2Al3 金属间化合物,并且晶粒尺寸从 2 μm 增大到 15 μm;渗铝层厚度从 15 μm 左右增加到 320 μm 左 右;显微硬度从 1040 HV 下降到 970 HV,后者是 Ni 镀层的 8 倍,铜基体的近 10 倍多。
关键词:表面工程技术; 复合涂层; 抗氧化性; 耐磨性
中 图 分 类 号 :TG174.44
文 献 标 识 码 :A
文 章 编 号 :1001-3814(2010)22-0127-04
Research Progress of Composite Coating Technology
ZHAO Bin, LI Zhichao, LI Hewan
孟琳等[6]研究了 20 钢表面 Zn-SiO2 复合涂层及 其抗氧化性能。 采用料浆法在 480℃渗锌处理 5 h; 而 SiO2 涂层的制备方法采用溶胶-凝胶法。 XRD 分 析 结 果 显 示 , 渗 Zn 试 样 表 面 主 要 为 FeZn10.98, FeZn8.87 和 FeZn7,具有良好的结合力和抗蚀性;而 Zn-SiO2 复 合 涂 层 主 要 由 Fe4Zn9 和 Fe11Zn40 组 成。 氧化实验分析看出,渗 Zn-SiO2 试样的氧化增量 大约为渗 Zn 试样的 2/5,为 20 钢的 1/3。 由此可见, SiO2 可以提高渗 Zn 层的抗高温氧化性能。 由氧化 剥落曲线可以看出 20 钢剥落最大,而其他两种试样 都没有剥落。可知,有涂层试样比没有涂层的试样性 能要好,而复合涂层比单一涂层性能要好。
刘世永等[7]进行了低碳钢 渗铝加离子 渗氮的表 面硬化处理试验。 该试验的工艺为:试样经 950 ℃× 8 h 的离子渗氮。 结果表明,渗铝后可得到 100 μm 的 渗铝层,其硬度为(300±10) HV0.1,约为铁素体基体 硬度的 2 倍;渗氮后在表面形成了 20 ~40 μm、硬度 达(1300±50) HV0.1 的硬化层。
叶俭[8]进行了奥氏体不锈 钢的铬氮复 合渗的研 究。 先在 1050~1080 ℃渗铬,然后进行真空高温渗 氮。 氮原子渗入工件后与过量的金属铬化合形成高 硬度的 Cr2N 相。采用金相法和硬度法对复合涂层进 行深度、硬度和脆性测试。 316(Ti)钢铬氮复合渗层 脆性等级测定为 1 级,屈服强度为 275 MPa,抗拉强 度为 575 MPa,断后伸长率为 46%。 316(Ti)钢 X 射 线物相分析确定,复合渗层的强化相为 Cr2N。
128
Hot Working Technology 2010, Vol.39, No.22
下半月出版
Material & Heat Treatment 材料热处理技术
渗,封闭效果良好,更适宜用作封闭剂。 喷涂环氧锌 基重防腐粉末涂料后再喷涂纯聚酯粉末涂料的试样 具有优异的耐盐雾等性能, 而其施工成本低于同等 防护条件下的热浸镀锌喷塑产品, 具有较好的推广 前景。
晁兵等[9]研究了电弧喷涂 和粉末涂料 喷涂复合 涂层防护技术。 该试验研究了热固性粉末涂料用作 金属热喷涂涂层的封闭层的封闭层及面层的防护技 术,比较了分别喷涂环氧锌基重防腐粉末涂料、纯聚 酯粉末涂料, 喷涂环氧锌基重防腐粉末涂料后再喷 涂纯聚酯粉末涂料以及热浸镀锌后喷涂纯聚酯粉末 涂料等试样在不同盐雾和人工加速老化时间下的附 着力。 经中性盐雾试验和人工加速老化试验得知, 纯聚酯类熔融黏度偏高的粉末涂料不适合作为热喷 涂层的封闭层, 而且难以有效渗透甚至润湿热喷涂 金属层, 造成粉末涂层存在明显的气泡、 缩孔等缺 陷,故难以有效屏蔽腐蚀介质的浸入;而熔融黏度较 低、 流动性更好的环氧类锌基粉末涂料则很容易渗 透到热喷涂涂层的空隙中, 有效阻止腐蚀介质的浸
127
材料热处理技术 Material & Heat Treatment
2010 年 11 月
镀 3 h→油冷。 夹嵌渗层的显微硬度测试表明,随渗 锌温度升高, 渗层硬度先逐步升高, 但超过 850 ℃ 时, 渗层硬度又下降。 高温抗氧化性能随温度升高 而逐步提高, 但温度过高渗层抗氧化性并不好。 在 耐磨性上, 夹嵌 SiC 复合渗层的耐磨性就明显优于 不夹嵌 SiC 渗锌层的耐磨性, 并且在 850 ℃复合涂 层的耐磨性最佳。
相关文档
最新文档