喷涂工艺参数对等离子喷涂CoCrAlTaY-Al2O3涂层的微观组织结构和力学性能的影响

为提高连续退火炉高温炉辊的表面质量,采用大气等离子喷涂技术制备了CoCrAlTaY-30%Al2O3涂层,研究了喷涂工艺参数对涂层微观组织结构、相组成和力学性能的影响。结果表明:等离子喷涂CoCrAlTaY-Al2O3涂层中两种典型组织Al2O3相和合金相交互存在并分散较均匀,涂层主要由Co合金、α-Al2O3、γ-Al2O3物相组成;喷涂功率、喷涂距离和主气流量均对涂层的微观组织和物相无明显影响;随着喷涂功率的提高,粉末粒子的熔化效果变好、孔隙率降低,在40 kW喷涂功率下,涂层的硬度最高,此时结合强度达到68 MPa;在80~140 mm喷涂距离范围内,粉末大部分已熔化,有少量的未熔颗粒存在,在喷涂距离为120 mm时涂层表面光滑致密,孔隙率较低,结合强度最大为78.6 MPa;主气流量为40L/min时,涂层的孔隙率最小而结合强度最大。等离子喷涂CoCrAlTaY-Al2O3涂层的最优工艺参数为喷涂功率40 kW、喷涂距离120 mm、主气流量40 L/min,得到的涂层孔隙率为3.689%、硬度为HV0.3664.9、拉伸强度78.6 MPa。

工艺参数对大气等离子喷涂C276-Ni60涂层性能的影响

本文采用大气等离子喷涂(Atmospheric Plasma Spraying,APS)技术在基体QT500上制备C276-Ni60耐蚀防护涂层。基于正交实验方法研究了APS工艺参数主气流量、喷涂功率和枪距对C276-Ni60涂层结合强度、孔隙率和显微硬度的影响,应用极差和方差方法分析实验结果,并观察分析涂层的微观组织和物相组成,得到了优化的工艺参数,测量QT500基体和工艺优化后C276-Ni60涂层的电化学性能。实验结果表明,APS工艺参数对涂层综合评分的影响主次顺序为:枪距-功率-主气。最优的工艺参数为:主气为35 L/min、功率为33 kW、枪距为100 mm。C276-Ni60涂层的主要物相为γ相的Ni-Cr-Co-Mo,涂层的耐蚀性能优于基体。

氧燃比对NiCrAlY涂层的微观结构及其在KCl熔盐中热腐蚀行为的影响

采用超音速火焰喷涂(HVOF)技术制备氧燃比分别为3.91、4.31、4.62、5.39的NiCrAlY涂层,利用XRD、SEM、EDS、显微硬度计、拉伸试验机分析表征涂层微观组织结构及力学性能的变化规律,进而研究微观组织结构的变化对涂层在KCl熔盐环境中热腐蚀性能的影响。结果表明:随着氧燃比的升高,涂层中γ/γ′峰向高角度偏移,涂层结构变得致密,未熔化粒子边界减少,涂层结合强度由49 MPa提高到62 MPa,涂层显微硬度变化较小。涂层平均热腐蚀质量增加速率常数Kp由93.37 mg^(2)/(cm^(4)·h)降低到1.54 mg^(2)/(cm^(4)·h),说明涂层抗热腐蚀性能随着氧燃比的增大而升高。这主要是由于高氧燃比涂层中较少的孔隙及未熔化粒子边界,使得Cl、O向内扩散通道减少,涂层氯化-氧化程度降低,从而赋予涂层更优异的抗热腐蚀性能。

等离子喷涂CoCrAlTaY-Al_(2)O_(3)涂层的制备及高温摩擦磨损性能研究

高温炉辊作为连续退火机组的关键部件在服役过程中常发生严重的摩擦磨损,进而影响钢板的表面质量。本文采用大气等离子喷涂(atmospheric plasma spray,APS)技术制备CoCrAlTaY-20Al_(2)O_(3)(%,质量分数)涂层,研究了喷涂工艺参数对涂层微观组织结构、相组成和力学性能的影响,并研究了涂层在700℃下的摩擦磨损性能。结果表明:CoCrAlTaY-Al_(2)O_(3)涂层的成分较均匀、孔隙率较低,涂层主要是由Al_(5)Co_(2)相、Cr金属相以及α-Al_(2)O_(3),γ-Al_(2)O_(3),θ-Al_(2)O_(3)相组成,并且喷涂功率和喷涂距离的改变对CoCrAlTaY-Al_(2)O_(3)涂层的物相组成无明显影响。随着喷涂功率和喷涂距离的增大,涂层的孔隙率均为先减小后增大。制备CoCrAlTaY-Al_(2)O_(3)涂层的最优喷涂功率和喷涂距离是37 kW和100 mm,此时涂层更为致密,孔隙率为4.89%±0.87%,维氏硬度与结合强度分别为HV0.3(512.5±28.0)和(51.7±6.3)MPa,弹性模量为(186.36±3.14)GPa。此外,涂层在700℃下摩擦磨损1 h后,磨损率为1.43×10^(-5)mm_(3)·N^(-1)·m^(-1),主要磨损机制表现为粘着磨损和氧化磨损。

喷涂功率对YSZ涂层的力学性能和抗铝硅熔体腐蚀性能的影响

热浸镀Al-Si合金涂层是一种有效的现代钢铁防腐涂层,但熔融Al-Si合金腐蚀已成为热浸镀Al-Si合金生产线沉没辊及其备件亟待解决的关键问题之一。本工作采用大气等离子喷涂技术制备Y2O3部分稳定ZrO2(YSZ)/NiCrAlY防护涂层,研究了喷涂功率对YSZ涂层组织和力学性能的影响和涂层在700℃下Al-Si熔体中的腐蚀行为。结果表明,YSZ涂层是由板条和层间柱状晶粒组成的典型层状结构,随着喷涂功率从37 kW增至46 kW,层间柱状结晶呈长大趋势;YSZ涂层主要由t-ZrO2相和少量m-ZrO2相组成,喷涂功率对涂层相组成无明显影响;喷涂功率为40 kW的YSZ涂层具有较高的显微硬度642.4 HV0.3和结合强度62 MPa。此外,当带有涂层的样品在700℃的Al-Si熔液中腐蚀240 h后,YSZ涂层与高温Al-Si熔液之间的界面没有反应层生成,同时Al-Si合金熔液中的Al和Si元素也未渗透进YSZ涂层内部,表明YSZ/NiCrAlY防护涂层有效地将Al-Si合金熔体阻挡在涂层表面。