电弧喷涂Zn-Al伪合金涂层耐腐蚀性能研究进展

通过在钢基体表面制备涂层可以很好地延长钢铁材料的服役时间,减少因腐蚀造成的重大事故和人员伤亡。相较于传统的纯Zn涂层、纯Al涂层以及Zn-Al合金涂层,Zn-Al伪合金涂层能够为基体材料提供长久有效的腐蚀防护,在钢铁材料的腐蚀防护中具有巨大的应用潜力。简述了Zn-Al伪合金涂层电弧喷涂制备工艺的特点;介绍了Zn、Al、Zn-Al合金及Zn-Al伪合金涂层在模拟海洋环境下的腐蚀防护原理;在此基础上从组分、喷涂工艺参数(喷涂距离、喷涂电流和喷涂电压)、元素掺杂(Mg、Si及Re)及后处理工艺(封孔、激光重熔)等角度,论述了其对Zn-Al伪合金涂层耐蚀性的影响;讨论了Zn-Al伪合金涂层防腐体系在桥梁、海洋钢结构件、地下运输管道中的应用现状;最后总结了目前研究工作中存在的挑战,提出了电弧喷涂Zn-Al伪合金涂层尚需深入研究的重点问题,为提高钢铁材料使用寿命提供了参考。

某电厂锅炉水冷壁管及表面电弧喷涂NiCr涂层高温腐蚀行为机理分析

在低氮氧燃烧技术及深度调峰技术广泛应用的背景下,锅炉水冷壁管在服役过程中的高温腐蚀失效更为严重。对比研究了取自某电厂锅炉水冷壁管及高速电弧喷涂PS45涂层管的高温腐蚀行为特征,利用SEM、EDS、XRD等手段对腐蚀表面形貌特征、腐蚀产物组成及腐蚀截面特征进行了系统分析。结果表明:高速电弧喷涂PS45涂层可有效提高水冷壁管的抗高温腐蚀性能,其表面腐蚀层厚度较小;在高温服役过程中,PS45涂层因其高Cr、Ni元素而表现出更好的抗腐蚀性能,其表面腐蚀产物层较薄,但涂层粒子间的微观孔隙会导致高温腐蚀反应的侵入,甚至导致涂层/基材界面处水冷壁管的直接腐蚀。

异质双丝超音速电弧喷涂涂层的高温氧化行为和机理研究

目的采用异质双丝和同质双丝制备3种超音速电弧喷涂铁基涂层,对比研究3种防护涂层在700℃下的抗高温氧化性能。方法采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对在700℃高温氧化前后涂层的微观结构、表面形貌和化学成分以及物相组成进行表征和分析。采用Matlab软件对涂层的孔隙率进行测定,采用显微硬度计测量涂层的显微硬度。结果制备得到的3种涂层的孔隙率均低于10%,满足电弧喷涂的要求。3种涂层的显微硬度均达到了400HV以上,其中FeAlCrMoVC/FeAlNiMoCrC涂层的孔隙率最低、显微硬度最高,分别为5.00%和456.91HV。在700℃循环氧化下,FeAlCrMoVC、FeAlNiMoCrC和FeAlCrMoVC/FeAlNiMoCrC涂层的单位面积氧化增重分别为10.67、3.32和2.02mg/cm^(2)。它们的氧化动力学符合经典的抛物线规律,抛物线速率常数(kp)分别为3.08×10^(-10)、2.20×10^(-11)和5.60×10^(-12)g^(2)·cm^(-4)·s^(-1)。从高温氧化后涂层的扫描电镜图观察到,异质双丝法制备的涂层表面氧化膜主要由3种致密形貌组成,结合EDS和XRD分析,推断它们主要由Fe_(3)O_(4)、Fe_(2)O_(3)、Cr_(2)O_(3)和Al_(2)O_(3)以及尖晶石结构的NiCr_(2)O_(4)组成。截面分析发现,异质双丝制备的FeAlCrMoVC/FeAlNiMoCrC涂层的内氧化和表面氧化膜厚度最小,分别约为5.3、24.7和118.2μm。结论涂层的内氧化从孔隙和氧化夹杂物等缺陷开始,而生成的致密氧化物能够提高涂层的抗氧化性。超音速电弧喷涂制备的3种涂层都具有良好的抗高温氧化性能,而异质双丝法制备的FeAlMoCrC/FeAlNiMoCrVC涂层的抗高温氧化性能更好。

工艺参数对电弧喷涂NiAl涂层孔隙率和显微硬度的影响

使用PRAXAIR-9935设备通过电弧喷涂镍铝丝材得到镍铝涂层。采用正交试验设计方法探索电弧喷涂镍铝涂层孔隙率的变化规律,以获得最佳工艺参数;采用在线监测设备测量了不同实验条件下的焰流强度、粒子速度和温度。使用有能谱分析功能的扫描电子显微镜进行涂层成分和显微组织形貌分析,同时对涂层的硬度进行了测试。根据实验结果制定了最佳工艺参数值,喷涂电流130 A、喷涂电压33 V、雾化空气压力0.4 MPa和喷涂距离120 mm。结果表明,喷涂电压、电流、雾化空气压力和喷涂距离对孔隙率造成不同的影响。使用最佳工艺参数喷涂的镍铝涂层最小孔隙率可降低到5.5%,涂层的组织呈现出典型的层状结构特征。

异种丝材电弧喷涂ZnNiAl涂层的组织与耐磨耐蚀性能

采用双枪同时电弧喷涂Ni95Al5丝材与Zn85Al15丝材在Q235钢基材表面制备了Zn NiAl涂层。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)表征了涂层的物相、表面形貌以及成分,并通过硬度试验、摩擦磨损试验和电化学试验研究了涂层的耐磨性能和耐腐蚀性能。结果表明:Zn NiAl涂层由Zn相、Ni(Al)固溶体相以及Al相等多相组织组成,且存在少量的氧化物颗粒与微孔洞;其磨损形貌呈现出黏着磨损与磨粒磨损复合特征,涂层中锌、铝元素的钝化作用以及镍元素加入可降低涂层腐蚀速率,实现耐磨、耐蚀性能提升。

TiAl合金电弧喷涂Al涂层的高温氧化性能

为了提升TiAl合金的高温抗氧化能力,采用电弧喷涂工艺在TiAl合金表面制备了纯铝涂层,并分别在900℃和1 000℃进行了恒温氧化试验.通过绘制氧化动力学曲线,对比了有无涂层试样的抗氧化性能.运用SEM、EDS、EPMA和XRD分析其氧化前后涂层的微观形貌、成分组成、元素分布和相组成.结果表明:纯铝涂层均匀致密、无裂纹.在900℃空气中氧化100 h后,涂层表面形成了致密的Al2O3氧化膜,次表层为TiAl3相,扩散层为TiAl2相.在1 000℃空气中氧化100 h后,涂层表面氧化膜由Al2O3和少量TiO2组成,次表层为TiAl3相,扩散层为TiAl2相.电弧喷涂铝涂层提高了TiAl合金的高温抗氧化能力.

电弧喷涂碳纤维增强铝基耐蚀减磨复合涂层研究

目的制备耐蚀减磨性能优异的碳纤维增强铝基复合涂层。方法利用粉芯丝材技术制备碳纤维增强铝基复合粉芯丝材,再利用电弧喷涂技术将制备的复合粉芯丝材制备成复合涂层。对铝基涂层使用SEM、XRD进行微观形貌、物化性能检测,使用摩擦磨损试验机、电化学工作站、中性盐雾试验机等对涂层的摩擦学、耐腐蚀性能等进行检测,综合评价在涂层体系中添加碳纤维对铝基涂层性能的影响。结果添加碳纤维的铝基复合涂层相较于纯Al涂层,其摩擦学性能得到显著提升,摩擦系数由纯Al涂层的~0.4下降至~0.2,磨损率由纯Al涂层的~2.0×10^(-3)mm^(3)/(N·m)下降至~8×10^(-4)mm^(3)/(N·m),相关指标均下降了50%以上。同时,利用扫描电子显微镜观察涂层表面的磨痕及对磨副的划痕,并分析了铝基涂层的磨损机理,结果表明,Al/CFs复合涂层主要以磨粒磨损为主导机制,而纯Al涂层则以粘着磨损为主导机制。通过电化学工作站测试涂层的动电位极化曲线和Bode曲线分析涂层发生腐蚀的趋势,其电化学结果表明,添加碳纤维后不显著影响铝基涂层的耐腐蚀性能。进一步中性盐雾试验结果表明,中性盐雾试验720 h后,铝基涂层均未出现明显的腐蚀产物,涂层展现了优异的耐腐蚀性能。结论利用粉芯丝材技术和电弧喷涂技术可以制备碳纤维增强铝基复合粉芯丝材及其涂层,在不影响原有铝涂层耐腐蚀性能的前提下,添加碳纤维可显著降低复合涂层的摩擦系数和磨损率,使涂层具有耐蚀减磨性能,可拓展铝基涂层在耐蚀减磨领域中的应用。

高速电弧喷涂Fe基非晶涂层的晶化行为及其电化学腐蚀特性

利用高速电弧喷涂技术制备了FeNiCrBSiNbW非晶涂层,随后对其进行了不同温度的晶化处理;探讨了Fe基非晶涂层的晶化行为及其对电化学腐蚀特性的影响规律。采用X射线衍射仪、扫描电镜、差示扫描量热仪、电化学工作站对不同温度晶化处理后涂层的组织结构和电化学腐蚀行为进行表征。结果表明:随晶化处理温度的升高,FeNiCrBSiNbW非晶涂层的非晶相含量与孔隙率逐渐降低,涂层在3.5 wt%NaCl溶液中的耐腐蚀性逐渐下降,喷涂态涂层中高的非晶相含量以及低的硼化物含量均有助于其耐腐蚀能力的提升。

电弧喷涂设备的现状与展望

简要介绍了电弧喷涂设备的现状和发展概况。分析了电弧喷涂电源和电弧喷涂枪的研究进展。表明逆变化、智能化是电弧喷涂电源发展的必然趋势 ;电弧喷涂枪将朝着高速。

电弧喷涂Zn-Al-Ni-Cu复合涂层的微观组织和性能

在保证涂层品质和性能的基础上,为有效降低电弧喷涂丝材的成本,利用电镀技术在锌铝合金丝材上依次电镀纯铜和不同厚度的镍层,再通过电弧喷涂技术在Q235钢表面制备了Zn-Al-Ni-Cu复合涂层,并与传统Zn85Al15和Ni95Al5丝材制备的涂层进行性能对比。采用X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)和扫描电子显微镜(SEM)表征了丝材的微观结构和各涂层的物相组成、元素成分及表面形貌。结果表明:合金丝材上镀层的结合力较强,镀层与基体的界面无明显的孔洞。以电镀镍的Zn Al丝材制备的涂层主要包含Zn相、Al相及其两相组成物,其中Zn、Al两相组成物的X射线衍射峰较ZnAl涂层有所增强。考察各涂层的摩擦磨损性能、电化学性能和耐中性盐雾性能后发现,相较于Ni Al和Zn Al涂层,Zn-Al-Ni-Cu复合涂层的摩擦因数更小,耐海水和耐盐雾腐蚀性能更优异。

超音速电弧喷涂涂层中/高温封孔行为

重点研究了超音速电弧喷涂涂层的中/高温封孔行为,包括氧化和水冷热震测试。结果表明,在400℃中温氧化条件下,常规低温型S100封孔剂出现了明显烧蚀,导致涂层表面和内部通孔直接暴露在大气环境中,涂层出现了较严重氧化。采用S400型中温封孔剂的涂层氧化程度显著低于S100封孔剂。在400℃水冷热震考核中,S100封孔涂层出现明显剥落,S400型涂层抗热震性能则更优。在700℃高温考核条件下,高温型S700封孔剂依然能够较好地填充涂层孔隙,因此涂层的抗氧化性得到提升。通过显微组织分析发现,中/高温封孔剂在温度升高时能够保持较好的稳定性,对涂层表面及内部孔隙可形成有效覆盖和填充,因此阻隔了外界氧气的渗透,进而提升了涂层抗氧化性和抗剥落性。

冷喷涂及电弧喷涂铁涂层工艺及其性能对比

针对在铝质锅具表面喷涂导磁涂层的2种工艺(冷喷涂和电弧喷涂)的制备条件及涂层性能进行了较为详细的研究及分析,为铝质锅具表面涂覆高性能导磁涂层的工艺应用提供依据。借助扫描电子显微镜、拉伸试验机、盐雾试验箱、热震试验箱研究了2种工艺所制备涂层的截面形貌与成分、结合强度、耐蚀性能、耐冷热冲击性能及电磁性能变化率。结果表明,所制备涂层都具有良好的电磁加热性能。采用冷喷涂制备的导磁涂层在结合强度、耐蚀性能和耐冷热冲击性能方面都明显优于传统的电弧喷涂所制备的导磁涂层,采用冷喷涂制备的导磁涂层的电磁性能变化率明显小于传统的电弧喷涂制备的导磁涂层。但是采用电弧喷涂的铁涂层在使用过程中的噪音低于采用冷喷涂的铁涂层。

后处理工艺对超音速电弧喷涂NiCrTi涂层氧化行为的影响

采用超音速电弧喷涂技术制备了NiCrTi涂层,研究了封孔、表面喷丸+封孔及NiAl面层涂覆+封孔等后处理工艺对涂层高温氧化和水冷热震性能的影响。结果表明,仅涂封孔剂的涂层在700℃氧化过程中生成了疏松多孔的Cr氧化膜,该氧化膜偏厚易剥落;在水冷热震过程中涂层出现严重剥落现象。喷丸+封孔能使NiCrTi涂层内部更加致密,表面更加平整,氧化过程中形成了致密且更薄的Cr氧化膜,涂层抗氧化性和抗热震性能俱佳。采用NiAl面层+封孔后处理时,涂层表面生成了致密的Al氧化膜,对NiCrTi涂层起到较好的抗氧化保护作用,但由于无法消除涂层内孔隙,涂层在水冷热震测试时依然发生了开裂。综合分析来看,喷丸+封孔后处理工艺对NiCrTi涂层高温性能提升最为明显。

电弧喷涂设备的现状与展望

简要介细了电弧喷涂设备的现状和发展概况。分析了电弧喷涂电源和电弧喷涂枪的研究进展。表明逆变化、智能化是电弧喷涂电源发展的必然趋势 ;电弧喷涂枪将朝着高速。

快速成型和电弧喷涂相结合的快速制模技术研究

对快速成型和电弧喷涂相结合的快速制模技术的关键工序进行了实验研究、分析 ,如快速原型零件的制作、电弧喷涂材料的选择、电弧喷涂工艺参数的确定等 。

电弧及高速电弧喷涂FeCrAl涂层的微观性能研究

用相同的喷砂和喷涂工艺参数，分别在４５＾＃钢基体上制备了电弧喷涂与高速电弧喷涂ＦｅＣｒＡｌ涂层，用扫描电镜分析了它们的表面形貌，测试分析了两种涂层及各种基体在距涂层－基体界面不同距离上的显微硬度值，得到了电弧喷涂及高速电弧喷涂基体上的热影响区宽度，讨论了涂层的显微组织对其硬度的影响，并测试分析了涂层和基体的截面线波动系数。试验结果表明。

铁路机车缸套内壁电弧喷涂工艺

为了提高机车内燃机缸套的使用寿命,以及对因磨损而报废的缸套进行修复和强化,研究工作者尝试了很多方法,其中,电弧喷涂技术是一种非常有发展前途的表面修复和强化技术,与其它喷涂方法相比,涂层的结合强度高、喷涂效率高,喷涂经济效益好,而且设备投资小,操作简单方便,所以是一种综合性能较佳的涂层制备方法.本文主要研究电弧喷涂工艺对内燃机缸套高寿命涂层制备的影响.

表面工程应用实例 [例15]高速电弧喷涂技术在机件再制造中的应用

高速电弧喷涂是在普通电弧喷涂枪的基础上，通过特殊设计的高压气体喷嘴产生的超音速气流将熔化的金属村料雾化成微滴，并高速沉积到工件表面形成致密涂层的表面工科技术。喷涂铁基熔滴速度在喷枪出口附近由传统喷涂的100m／s，提高到250m／s，

粉末复合电弧喷涂层耐磨性能研究

为了提高材料的耐磨、耐蚀性能 ,并降低生产成本 ,开发了粉末复合电弧喷涂技术。在 45钢基体上分别用普通电弧喷涂和粉末复合电弧喷涂制备涂层 ,通过使用金相显微镜、摩擦磨损试验机、表面形貌仪、扫描电子显微镜对涂层显微组织及摩擦学性能进行了分析。试验结果表明 ,在与钢件对磨 (干摩擦 )时 ,粉末复合电弧喷涂层与普通电弧喷涂层相比 ,摩擦系数稍低 。

新型高速电弧喷涂枪的开发研究

详细介绍了开发研制的新型高速电弧喷涂枪；分析测定了新型喷枪和普通喷枪出口的雾化气流速度，同时采用Al和3Cr13作为对比试验材料，对涂层进行性能研究并观察了其组织结构。结果表明：新型喷枪的雾化气流速度的测试计算值在距枪口80mm的范围内仍然能保持在600m／s左右，比普通喷枪的雾化气流速度有显著地提高；高速电弧喷涂熔融的金属粒子雾化充分，涂层组织致密，层状结构十分明显，并且结合强度值和硬度值均较高：新型高速电弧喷涂论，结构简单，工作性能稳定。高速电弧喷涂是一种优质、高效、低成本的热喷涂方法。