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。

喷涂距离及氧燃充枪比对爆炸喷涂Cr_(3)C_(2)-25NiCr涂层性能的影响

采用爆炸喷涂技术制备了Cr_(3)C_(2)-25NiCr涂层,采用SEM测试、显微硬度测试、沉积效率测试、弯曲性能表征等手段研究了喷涂距离及氧燃充枪比对Cr_(3)C_(2)-25NiCr涂层性能的影响。结果表明,当喷涂距离为250 mm、氧燃充枪比为45%时,Cr_(3)C_(2)相熔融较为充分,制备的涂层性能最优,孔隙率仅为0.52%,显微硬度达878.6 HV 0.3。涂层沉积效率随喷涂距离增大而降低,随氧燃充枪比增大而上升。喷涂距离及氧燃充枪比对涂层弯曲性能无显著影响。

爆炸喷涂Cr_3C_2-25NiCr涂层的微观结构及性能

为了使Cr_3C_2-NiCr涂层能够应用于水力机械表面,采用爆炸喷涂技术在0Cr13Ni4Mo不锈钢基材表面制备了Cr_3C_2-25NiCr涂层,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、金相分析仪、拉伸试验机、显微硬度计、摩擦磨损试验机、电化学工作站等手段研究分析了该涂层的微观形貌、孔隙率、结合强度、显微硬度、耐磨性能、耐蚀性能等。结果表明:爆炸喷涂Cr_3C_2-25NiCr涂层具有高致密结构,平均孔隙率仅为0. 76%,并且其结合强度高达82 MPa;涂层平均显微硬度为1 026 HV2 N,远高于基体;且在相同试验条件下,涂层的磨损量仅为基体的1/72;同时涂层还具有远高于基体的耐腐蚀性能。

高温对爆炸喷涂Cr3C2-25NiCr涂层的氧化行为及性能的影响

采用爆炸喷涂技术在38CrMoAl钢表面制备了Cr3C2-25NiCr涂层,并在700、800及900℃下分别对其进行了热震试验,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、摩擦磨损试验机、电化学工作站等手段研究了涂层的高温氧化行为及耐腐蚀性能。结果表明:经过热震试验后,涂层中Cr3C2相逐渐被氧化脱碳成Cr7C3相,NiCr固溶相消失,转化为Cr3Ni2相以及NiCr2O4相,并出现了Cr5O12相,并且涂层因为高温氧化而出现了凹坑、微裂纹等。涂层中因氧化而产生的硬脆颗粒以及微裂纹会导致涂层的耐磨性能明显下降,破碎剥落的颗粒会成为新的磨料加剧磨损,并且涂层中能起到钝化耐腐蚀作用的Cr-O相消失,脆性破裂剥落的孔洞及微裂纹不断增加,会导致涂层的耐腐蚀性能随着热震温度的升高而逐渐降低。在700℃时,Cr3C2-25NiCr涂层具有良好的抗热震性能,随着热震温度进一步提高涂层的氧化行为加剧,抗热震及耐磨性能等明显降低。

Cr_3C_2-NiCr涂层磨料磨损行为

采用橡胶轮磨损实验机 ,对三种类型粉末制备的 HVOF Cr3 C2 - 2 5 % Ni Cr涂层进行了磨料磨损实验 ,研究了涂层的磨损特性和喷涂工艺条件、粉末制备工艺对涂层磨损速率的影响。在运用扫描电镜对涂层结构和磨损表面观察分析的基础上 ,结合涂层结构和橡胶轮磨料磨损的特征 ,探讨了该涂层的磨料磨损失效行为。

TA2表面电火花沉积NiCr涂层的界面行为

以NiCr合金为电极，在TA2表面通过电火花沉积技术制备了NiCr合金强化涂层，用显微硬度计考察了涂层的断面显微硬度．并通过扫描电镜（SEM）、能谱（EDS）、X射线衍射（XRD）等表征了涂层的微观结构。结果表明：涂层主要由NiTi2，Cr4Ni15Ti,Cr1.75Ni0.25Ti及NiTi等相组成，涂层厚度约为40-70μm，涂层与基体形成了良好的冶金结合。涂层显微硬度高达HV620，涂层具有较好的耐磨性。

铬锆铜表面等离子喷涂Cr_3C_(2p)/NiCr涂层的组织与性能

采用等离子喷涂技术在铬锆铜(CrZrCu)基体表面制备了Cr3C2 p/NiCr涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)等仪器研究了涂层的显微组织及结构,采用磨粒磨损试验机对Cr3C2 p/NiCr涂层与电镀NiCo层的磨损性能进行了测试比较。结果表明:涂层组织呈片层状结构,在NiCr合金片层上分布着未熔的Cr3C2和Cr7C3、Cr2Ni3、CrNi析出相。与电镀Ni-Co镀层相比,Cr3C2 p/NiCr涂层具有较高的硬度和耐磨粒磨损性能,其磨损量仅为电镀层的35%。

Cr_3C_2-25%NiCr涂层抗滚动接触疲劳磨损性能的研究

研究了Ar／He和Ar／H2作为等离子气体的大气等离子喷涂（APS－Ar／He，APS－Ar／H2）和连续爆炸喷涂（CDS）三种热喷涂工艺的Cr3C2－25％NiCr涂层抗滚动接触疲劳磨损性能。试验证明，CDS涂层综合性能最好，三种涂层具有不同的失效机理。

NiCoCrAlY涂层和NiCr涂层的抗腐蚀性能

以镍基高温合金GH907为基体,通过低压等离子喷涂和超音速火焰喷涂技术制备了NiCoCrA-lY涂层和NiCr涂层,并对样品进行了真空热处理.对热处理前后的涂层进行常温中性盐雾腐蚀及电化学性能的研究表明:热处理前后NiCoCrAlY涂层的抗腐蚀性能均优于NiCr涂层,热处理后NiCoCrAlY涂层和NiCr涂层的腐蚀等级都有所提高,出现腐蚀的时间推迟.

CuCrZr合金表面用亚音速和超音速等离子弧喷涂制备Cr_3C_2-30NiCr涂层的工艺及组织与性能

采用亚音速和超音速等离子弧喷涂方法在CuCrZr合金表面制备Cr3C2-30NiCr涂层,通过正交试验对工艺参数进行优化,结合SEM,EDS和XRD等测试手段,分析了2种喷涂方法对涂层的组织结构、物相变化和结合性能的影响,探讨涂层的结合方式。结果表明,在本试验给定的工艺参数范围内,2种方法所制备的涂层与基体间的结合均以"机械锚合"为主,结合强度相当,但超音速等离子弧喷涂方法制备的涂层具有较为致密的显微组织和较高的显微硬度,且其热震性能远优于亚音速等离子弧喷涂涂层,此外,涂层热震失效的形式也不同于亚音速等离子弧喷涂涂层。

超音速火焰喷涂Cr_3C_2-25NiCr涂层高温摩擦磨损性能

在两种喷涂参数下,采用超音速火焰喷涂(HVOF)制备了两种Cr3C2-25%NiCr涂层,用金相显微镜和扫描电子显微镜(SEM)表征粉末和涂层的显微组织,用图像处理软件分析涂层孔隙率,并进行涂层维氏显微硬度测试,对涂层进行高温摩擦磨损试验,分析对比了两种涂层的耐磨性,并探讨了磨损机理。结果表明:两种Cr3C2-25%NiCr涂层的孔隙率和硬度,CrC-1为0.90%和848.1 HV1,CrC-2为0.42%和884.6 HV1,涂层的高温磨损主要为粘着磨损伴有颗粒切削和剥落带来的磨粒磨损,其中CrC-2具有较好的耐磨性。

AC-HVAF制备Cr_3C_2-25CoNiCrAlY和Cr_3C_2-25NiCr涂层的高温氧化及摩擦磨损行为

为提高热作模具的高温氧化和高温耐磨性能,采用活性燃烧高速燃气喷涂(AC-HVAF)技术于H13钢基体上分别制备了Cr_3C_2-25CoNiCrAlY和Cr_3C_2-25Ni Cr涂层,并对比研究两种涂层的高温氧化和摩擦磨损行为,利用SEM、EDS和XRD分析其组织形貌与结构。结果表明:在800℃循环氧化100 h后,Cr_3C_2-25CoNiCrAlY涂层比Cr_3C_2-25Ni Cr涂层表面生成的氧化保护膜更致密,并生成大量高温稳定性好的尖晶石相,前者的氧化增重(0.80 mg/cm2)略小于后者(0.87 mg/cm2),说明Cr_3C_2-25CoNiCrAlY涂层的抗高温氧化能力略优;在700℃下,Cr_3C_2-25CoNiCrAlY涂层也具有更低的摩擦因数和磨损率,这归因于γ-matrix相(Co-Ni-Cr固溶体)具有很好的高温强度和热疲劳性能,对碳化物硬质相起到更强的联结支撑作用,提高了涂层的抗剥落能力。

空气等离子体喷涂NiCr涂层的真空热处理和低压渗碳

复合处理工艺是在对等离子喷涂层上再进行诸如退火、渗碳或渗氮之类的处理,为了改善这种涂层的特殊物理性能。对预先在16MnCr5钢上空气等离子喷涂(APS)NiCr的涂层进行了真空热处理或低压渗碳处理试验,结果,涂层的致密性和与基体间的附着力显著提高。涂层的硬度也略有提高。用X射线法着重分析了化学元素的扩散,表明在界面区域形成了物理化学结合。

HVOF喷涂Cr_(3)C_(2)-25NiCr涂层和WC-12Co涂层的组织结构及抗磨蚀性能

采用HVOF喷涂技术在水轮机用0Cr13Ni5Mo不锈钢表面分别制备Cr_(3)C_(2)-25NiCr涂层和WC-12Co涂层。利用光学显微镜、显微硬度计、冲击韧性试验机、摩擦磨损试验机、扫描电子显微镜分析比较了两种涂层的微观组织结构、显微硬度、孔隙率、冲击韧性、抗磨损性能。结果表明:Cr_(3)C_(2)-25NiCr涂层的孔隙率为0.97%,平均显微硬度为1113 HV,WC-12Co涂层的孔隙率为0.56%,平均显微硬度为1241 HV;WC-12Co涂层的冲击韧性和抗磨蚀性能均优于Cr_(3)C_(2)-25NiCr涂层,涂层的失效主要是砂粒、水、气泡三相流复合磨蚀作用的结果。

不同基体超音速火焰喷涂Cr3C2-20NiCr涂层的性能

采用超音速火焰(HVOF)喷涂技术在不同基体(38CrMoAl和316L)上制备了Cr3C2-20NiCr涂层。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪、拉曼(Raman)光谱仪分别对涂层的微观结构和物相进行分析,并利用万能力学试验机、冲击试验机、马弗炉、高温摩擦试验机和高温维氏显微硬度计分别测试涂层的拉伸结合强度、抗机械冲击性能、抗热冲击性能、耐磨损性能及高温显微硬度。结果表明:采用HVOF喷涂技术在38CrMoAl、316L基体上制备的Cr 3C 2-20NiCr涂层均表现出良好的拉伸断裂强度(均超过70 MPa),拉伸断裂机理主要表现为脆性断裂,局部表现为韧性断裂;机械冲击失效形式主要为层间开裂和涂层内部硬质颗粒剥离两种方式;316L基体硬度较38CrMoAl高,粉末颗粒冲击较硬基体使其变形充分,从而使316L基体涂层具有相对较低的孔隙率(3.83%),因此,316L基体涂层的抗热冲击、抗氧化和耐磨损性能相比38CrMoAl基体涂层好;两种涂层室温时主要发生磨粒磨损,600℃时涂层硬度降低,主要磨损机理为氧化磨损、剥层磨损并伴随着轻微的磨粒磨损。

喷涂距离对等离子喷涂Cr3C2-25NiCr涂层性能的影响

采用等离子喷涂方法制备Cr_3C_2-25NiCr高温耐磨涂层,采用XRD、SEM和万能试验机等对涂层的显微组织及性能进行了分析。实验结果表明,喷涂距离影响涂层的性能,喷涂距离为100mm时,工作涂层的最大厚度为197.46μm,最大显微硬度达到1470.5HV,且有较高的结合强度和较好的耐磨性能。

HVOF制备改性Cr3C2-25NiCr涂层及其耐蚀性能分析

为了进一步促进Cr3C2-NiCr涂层的应用,采用超音速火焰喷涂制备了改性Cr3C2-25NiCr涂层,并通过显微形貌观察、硬度、结合强度检测及耐中性盐雾和抗SO2腐蚀性能测试等手段对其金相组织、孔隙率、硬度、结合强度和耐蚀性能等进行了表征。结果表明:该涂层结构致密,孔隙率低,硬度高,结合强度好,耐蚀性能大幅度提高。

磁控溅射NiCr涂层的抗腐蚀性能

为得到耐腐蚀性能优良的涂层以用于金属防腐蚀,采用直流磁控溅射技术在不同电流下沉积得到Ni Cr合金涂层,使用扫描电镜(SEM)及附带的能谱仪观察涂层表面形貌并检测涂层元素含量。通过3.5%NaCl溶液和铜加速醋酸盐雾(CASS)试验对涂层的耐腐蚀性能进行长时研究,同时还使用电化学测试对涂层耐腐蚀性进行瞬时研究。结果表明:在溅射电流为30 A的条件下得到的涂层具有相对较好的耐腐蚀性能,腐蚀电位为-18m V,腐蚀电流密度为0.17μA/cm2。

Cr_(3)C_(2)-NiCr涂层的制备及其抗高温冲蚀磨损性能

垃圾焚烧炉在服役时会面临严重的高温冲刷磨损问题,采用防护涂层是对其施加保护的一种有效方法。为了研究Cr_(3)C_(2)-NiCr涂层在垃圾焚烧炉中高温冲刷环境下的服役表现,采用超音速火焰喷涂技术制备了Cr_(3)C_(2)-NiCr涂层,分析了喷涂距离对涂层微观组织的影响,并考察了涂层的抗高温冲蚀磨损性能。结果表明:随着喷涂距离的增大,涂层表面未熔化的颗粒数量增多,孔隙率也随之提高,当喷涂距离为225 mm时涂层的熔化程度最好。高温冲蚀试验中,制备涂层时选择的喷涂距离增大,涂层的冲蚀率提高,其抗高温冲蚀性能下降;当冲蚀温度从450℃升至550℃时,涂层的抗高温冲蚀能力下降.

Cr_(2)C_(3)/NiCr涂层代替镀硬铬在航空发动机修理中的应用

Cr_(2)C_(3)/Ni Cr涂层是一种优异的高温耐磨涂层,能够代替电镀硬铬层应用于航空发动机部件的磨损修复。本文采用爆炸喷涂方法在不锈钢基体上制备了Cr_(2)C_(3)/Ni Cr涂层,并采用金相显微镜、扫描电镜、拉伸法、摩擦磨损试验等方法对涂层的微观结构、孔隙率、结合强度、硬度、摩擦因数等进行了研究。研究表明,爆炸喷涂Cr_(2)C_(3)/Ni Cr涂层的孔隙率低至1%,显微硬度高达HV1161,结合强度在63MPa以上,且在可修复厚度和抗磨损性能上均优于电镀硬铬层。