等离子喷涂参数对TiB2可湿润阴极涂层沉积效率的影响

采用大气等离子喷涂（APS）在石墨质碳阴极材料上沉积TiB2可湿润性阴极涂层。研究了喷涂工艺参数对涂层沉积效率的影响。结果表明,涂层沉积效率随喷涂距离的增加而增加,随主气流量、喂料速率和喷涂功率增加呈现出先增加后减少的趋势,随粉末尺寸的减少而增加。最佳工艺参数为：喷涂距离80 mm,主气流量1900 L/h,送粉气流量（Ar）120 L/h,喂料速率27.34 g/min,喷涂功率35.8 kW,颗粒直径(d50) ≤37.4 μm,该条件下涂层沉积效率为67.26%。该TiB2涂层在220 kA铝电解槽上应用,槽稳定后铝液中Ti含量为0.0021%（质量分数）。     

超音速大气等离子喷涂TiB2−SiC涂层的制备与性能

将喷雾造粒制备的TiB2?SiC粉末进行真空煅烧,采用超音速大气等离子喷涂制备TiB2?SiC涂层,研究喷涂功率和喷涂距离对TiB2?SiC涂层性能的影响,并对超音速等离子喷涂制备TiB2?SiC涂层的工艺进行优化。结果表明:煅烧后的喷涂粉末粒径分布均匀,球形度良好,流动性增强。煅烧粉末制备的涂层结构致密、沉积效率高。当采用超音速等离子喷涂煅烧后的TiB2?SiC粉末、喷涂功率为95 kW、喷涂距离为150 mm时,制备的TiB2?SiC涂层综合性能最好:孔隙率为5.6%,显微硬度为3.57 GPa,结合强度为18.3 MPa,电阻率为10.8 mΩ·cm。     

TiB_2涂层惰性阴极的升温制度

采用TG/DTG研究了TiB2阴极涂层中树脂和沥青的热失重过程,采用SEM和XRD研究了在不同升温制度条件下TiB2阴极涂层的显微组织,获得TiB2阴极涂层的较优升温制度。结果表明:炭化工艺应采用"两头快、中间慢"的升温制度,才能保证材料炭化烧结的成品率和均质化;采用T2工艺制备的样品物相组成为TiB2和石墨C,其表层无裂纹、气泡及孔洞,涂层与石墨基体粘接也良好,符合铝电解石墨基惰性阴极的生产条件。     

TiB2纳微米结构喂料的制备研究

采用喷雾干燥造粒技术和真空热处理工艺制备了TiB2纳微米结构喂料,用激光粒度仪、扫描电镜、X射线衍射等分析纳微米结构喂料的物理性能和物相组成.结果表明,团聚粉的颗粒形状、粒径分布、流动性等物理性能均满足热喷涂粉末的要求,真空热处理提高团聚粉的致密度;三阴极轴向送粉等离子喷涂TiB2纳微米结构喂料可制备较致密的TiB2复合涂层.     

铝电解质对TiB2镀层的渗透

采用熔盐体系在石墨基体上电沉积制备了TiB2镀层．将TiB2镀层和铝电解阴极碳块和石墨分别作为阴极，考察了Na和电解质对其渗透腐蚀．电解4h后，由酚酞试剂检测表明，Na对TiB2镀层的渗透深度为零，对阴极炭块的渗透深度为16mm，对石墨的渗透深度为4mm．电子探针的分析结果指出，Na和F元素渗透到石墨基体的量很少，元素Al相对较多，TiB2镀层阻碍了Na的产生并减缓了Na的渗透，但没有改变Na的渗透机理．同时。镀层与基体的结合力良好，Al对TiB2镀层的湿润性良好．     

大气等离子喷涂TiB2-316L不锈钢基复合涂层及其耐磨性能

分别采用高能球磨制备了TiB2含量(质量分数)为10%的316L不锈钢基复合粉,高能球磨与喷雾干燥造粒工艺制备了TiB2含量(质量分数)为40%的316L不锈钢基复合粉,大气等离子喷涂制备相应的TiB2-316L不锈钢基金属陶瓷涂层与316L不锈钢涂层.室温下采用高速环块磨损试验研究TiB2-316L不锈钢基金属陶瓷涂层的磨损特性.采用X射线衍射分析涂层物相,扫描电镜分析喷涂粉末、涂层结构和摩擦副磨损表面形貌.结果表明,大气等离子喷涂两种制粉工艺获得的316L不锈钢基TiB2复合粉能获得较耐磨的316L不锈钢基TiB2复合涂层,耐磨性高于316L不锈钢涂层,且TiB2在复合涂层中增强涂层耐磨性的原因是TiB2颗粒在涂层316L韧性基体中充当强化相,且TiB2在摩擦接触处摩擦氧化形成的氧化产物具有自润滑特性,能减少涂层的磨损量.     

钠和电解质对阴极炭块及TiB2镀层的渗透

把无烟煤阴极炭块和由电沉积得到的TiB2镀层作为阴极，在工业铝电解的条件下电解4小时，考察钠和电解质对它们的渗透腐蚀。实验结果表明：由酚酞试剂的检测钠对阴极炭块的渗透深度达到16mm,对TiB2镀层的渗透深度为零；钠和电解质主要渗透到阴极炭块的孔隙，钠比电解质渗透的深。由扫描电镜的分析结果表明：Na和F元素渗透到石墨基体的量很少，元素铝相对较多，TiB2镀层阻碍了钠的产生并减缓了钠的渗透，但没有改变钠的渗透机理。同时，镀层与基体的结合力是很好的，铝对TiB2镀层的湿润性很好。     

激光等离子复合热源喷涂工艺沉积机理研究

目的提高涂层的结合强度和改善微观组织结构。方法选取WC-10Co4Cr喷涂材料,分别通过激光等离子复合热源喷涂工艺以及等离子喷涂工艺制备涂层,对涂层组织与基本性能进行检测,对两种不同喷涂工艺的沉积机理作对比分析研究。研究复合热源喷涂涂层微观组织结构以及涂层与基体间结合方式较等离子喷涂涂层的变化。利用高速摄像仪对激光等离子复合热源喷涂以及等离子喷涂的工艺过程进行跟踪监测和分析,研究复合热源沉积过程中,基体表面微熔池的形成及粉末粒子在不同沉积工艺过程中熔融状态的对比,分析等离子喷涂涂层和复合热源喷涂涂层的沉积机理。结果等离子喷涂WC-10Co4Cr涂层以机械结合方式为主,涂层结合强度为39.5 MPa,孔隙率为1.7%,而激光等离子复合热源喷涂WC-10Co4Cr涂层实现了冶金结合,其结合强度提升到91 MPa,孔隙率降低到0.86%。结论激光等离子复合热源喷涂工艺可以有效提升涂层的结合力,改善涂层组织致密性,更有利于涂层的耐磨耐腐蚀性能。     

纳米粉末对轴向等离子喷涂TiB2-Al2O3复合涂层的影响

采用三阴极轴向送粉等离子喷涂制备TiB2/Al2O3陶瓷复合涂层,其中一种喷涂粉末是自蔓延高温合成的常规微米级TiB2/Al2O3复合粉末,另一种是由TiB2/Al2O3复合粉掺杂质量分数10%的纳米Al2O3粉经喷雾干燥造粒制备的纳微米结构喂料.比较研究两种涂层的微观组织、耐磨性能,探讨纳米粉末对涂层的影响:扫描电镜、X射线衍射分析涂层微观结构和物相组成;转盘磨损试验测试涂层的耐磨性能.结果显示两种涂层表面洛氏硬度相当,纳米掺杂涂层组织致密性、耐磨性明显高于常规粉末涂层,以及TiB2的氧化产物TiO2含量低于常规粉末涂层.     

铝电解槽用硼化钛惰性阴极的研究进展

TiB2不仅具有熔点高,电导率高,硬度高的特点,而且具有耐熔融铝液和冰晶石熔体的侵蚀、能被铝液良好润湿等特点,是铝电解惰性阴极材料的首选.系统介绍了国内外关于TiB2涂层阴极、TiB2基复合阴极、TiB2陶瓷板阴极3种惰性阴极的研究现状,并指出了今后的研究方向.     

TiB2-SiC粉末喷雾造粒及其等离子喷涂沉积机理研究

利用喷雾干燥对TiB_2-SiC复合粉末进行造粒,研究了浆料固含量、粘结剂含量及SiC含量对喷雾干燥粉体颗粒形貌等的影响。采用大气等离子喷涂技术,以抛光的石墨为基体,在不同预热温度和不同喷距下对TiB_2-SiC粉末进行粒子收集,研究不同工艺参数对TiB_2-SiC粒子铺展形貌的影响,并制备了TiB_2-SiC涂层。结果表明:当浆料固含量为50%,粘结剂含量为5%,SiC含量为10%时,喷雾造粒获得球形度高、流动性好的TiB_2-SiC粉末;随着基体预热温度的升高,喷距的增大,扁平粒子的溅射逐渐减弱,形成规则的圆盘状粒子;在等离子焰流作用下,TiB_2-SiC粒子熔化加速并与基体发生碰撞,熔融粒子扁平化,急速冷却凝固,不断堆叠、搭接为宏观涂层。     

热喷涂制备TiB2涂层的研究进展

TiB2具有优良的性能和潜在的应用前景,采用粉末冶金制备致密块体材料的工艺复杂、成本高昂,限制了它的应用.涂层技术则是简化制备工艺、降低制造成本的有效手段.本文综述了热喷涂制备TiB2涂层的工艺特点以及TiB2物理化学特性对热喷涂制备工艺的影响,提出通过粉体复合技术改善TiB2粉体的物性,满足热喷涂工艺要求,从而获得高质量涂层的措施.     

等离子喷涂制备直流接地极钢基体NiFe2O4防腐涂层

为提高常规碳钢直流接地极本体的耐蚀性能,采用固相反应法结合团聚-破碎法造粒合成出适合等离子喷涂的NiFe2O4粉体,利用等离子喷涂工艺在钢基体上制备NiFe2O4铁氧体涂层,并利用场发射扫描电镜、金相显微镜、X射线衍射仪以及涂层结合强度、电阻率、直流电解等测试方法,对NiFe2O4涂层的微观组织结构、物理电气和腐蚀性能进行了研究。结果表明:NiFe2O4涂层与基体的平均结合强度为21.8MPa,涂层平均电阻率约为3.60×10-2Ω.cm,且涂层耐电解腐蚀性能良好,腐蚀率约为1.86g/(A.a),可较好满足直流输电系统中接地极材料的服役要求,初步显示出等离子喷涂制备直流接地极用铁氧体环保防腐涂层的工艺可行性。     

等离子喷涂灰铸铁涂层的研究进展

在汽车上使用轻质铝合金发动机可以有效减少燃油消耗和环境污染,但铝合金的耐磨损性能较差,从而造成发动机工作过程中气缸壁面容易磨损。利用表面改性技术对铝合金表面进行强化处理,可以满足其作为滑动部件在高载荷条件下的使用要求。灰铸铁较低的成本和其中石墨的自润滑作用,使其成为铝合金发动机气缸表面保护涂层材料的首选。等离子喷涂技术以其高效率和灵活性在表面强化领域受到广泛应用。因此,利用等离子喷涂制备灰铸铁涂层成为改善铝合金发动机气缸表面耐磨性的有效方法之一。但是,由于等离子喷涂过程中熔滴冷却速度极快,等离子喷涂很难得到含大量石墨组织的灰铸铁涂层。以调控灰铸铁涂层中的石墨含量为目的,总结了等离子喷涂灰铸铁涂层的研究现状,以及基体温度、颗粒尺寸、添加合金元素等对熔滴冷却速度的影响,并以此为基础,结合凝固理论分析了在涂层中保留灰铸铁粉末中的石墨组织的可行性,同时分析了在铸铁涂层中保留石墨所面临的主要问题,并提出了解决这些问题的主要措施。最后就在等离子喷涂灰铸铁涂层中保留石墨的研究方向进行了展望。     

等离子喷涂TiO2基涂层工艺参数优化研究

目的对TiO_2基涂层的等离子喷涂工艺参数进行优化。方法采用正交实验、基材温度采集并结合涂层微观形貌分析、能谱分析、结合强度试验、显微硬度测试等方法,研究了喷涂电流、喷涂距离、主气流量对涂层组织及性能的影响规律,并获得了优化的喷涂工艺参数。结果涂层分熔融区和部分熔融区,呈现双模结构的混合微观结构特征,截面形貌凹凸不平,并以机械结合为主。拉断后,涂层断裂面呈韧窝状,由陶瓷层到粘结层呈台阶状过渡,陶瓷层整体的内聚结合强度优于陶瓷层与粘结层结合界面的结合强度。涂层条带状夹杂随着粉末流到达基板的温度的增加而减少,对结合强度影响不显著,但对硬度影响较显著。等离子喷涂过程中,粉末流到达基板的温度在一定范围内时,涂层性能随着粉末流到达基板的温度的增加而增加,但粉末流到达基板的温度过大,涂层性能降低。结论获得最优涂层必须采用最优工艺参数,工艺参数对涂层综合性能的影响主次顺序为喷涂电流、喷涂距离、主气流量,得到的优化工艺参数为:喷涂电流350 A,喷涂距离110 mm,主气流量2100 L/h。     

大气等离子喷涂TiB2-TiC-Co涂层的组织与性能

利用Co-Ti-B4C自蔓延体系合成TiB2-TiC-Co复合陶瓷粉末，并结合大气等离子喷涂技术在Q235 钢基体表面制备TiB2-TiC-Co陶瓷涂层，研究了自蔓延产物和涂层的相组成、显微组织，以及涂层的结合强度和抗磨损性能。结果表明：Co-Ti-B4C体系自蔓延产物的物相中，除了少量剩余的NaCl添加剂衍射峰外，主要由TiB2和TiC陶瓷相的强衍射峰组成；产物断面中，两相陶瓷颗粒细小。随Co含量增加，TiB2-TiC-Co涂层表面盘状组织增多，表面逐渐平滑，截面涂层厚度均匀，组织致密性逐渐增加；结合强度和耐滑动磨损性能呈先升高后降低的变化趋势。Co含量为10wt.%时，涂层的结合强度和耐滑动磨损性能最好，涂层的滑动磨损机制主要为粘着磨损和层状剥落磨损。     

铝基厚梯度热障涂层制备工艺及性能研究

采用单一等离子喷涂法和超音速火焰喷涂与等离子喷涂复合喷涂法在铝质LY12基体上制蔷了总厚度分别为0.6mm、10mm和2．0mm的梯度热障涂层，并对基体界面处的涂层显微结构特征进行了金相组织和扫描电镜(SEM)观察，试验结果表明，采用复合喷涂法制备的2mm厚梯度热障涂层其抗拉强度得到显著提高．达到36MPa．其主要原因是采甩JP5000喷涂粘结底层很好的改善了铝基体与游层之间的界面结合强度。基体界面结合强度高低与两者的紧密接触程度有关。     

Plasma sprayed cast iron coatings containing solid lubricant graphite and h-BN structure

Water-atomized cast iron powder of Fe-2.17 at.%C-9.93at.%Si-3.75at.%Al were deposited onto an aluminum alloy substrate by atmospheric direct current plasma spraying to improve its tribological properties. Preannealing of the cast iron powder allows the precipitation of considerable amounts of graphite structure in the powder. However, significant reduction in graphitized carbon in cast iron coatings is inevitable after plasma spraying in air atmosphere due to the in-flight burning and dissolution into molten iron droplets. Hexagonal boron nitride (h-BN) powders, which have excellent lubricating properties like graphite, were incorporated into the cast iron powder as a solid lubricant by the sintering process (1300°C) to obtain protective coatings with a low friction coefficient. The performance of each coating was evaluated using a ring-on-disk-type wear tester under a paraffin-based oil condition in an air atmosphere. A conventional cast iron liner, which had a flaky graphite embedded in the pearlitic matrix, was also tested under similar conditions for comparison. Sections of worn surfaces and debris were characterized, and the wear behavior of plasma-sprayed coatings was discussed. The original version of this paper was published in the CD ROM Thermal Spray Connects: Explore Its Surfacing Potential, International Thermal Spray Conference, sponsored by DVS, ASM International, and HW International Institute of Welding, Basel, Switzerland, May 2–4, 2005, DVS-Verlag GmbH, Düsseldorf, Germany.     

树脂基复合材料用陶瓷涂层防护性能分析

采用等离子喷涂铝粉作为打底材料在碳纤维增强聚酰亚胺复合材料（PMC）基体上制备了Al2O3和ZrO2轻质陶瓷防护涂层，测试了涂层的剪切结合强度、耐热循环性能、抗冲蚀性能、隔热性能。结果表明，等离子喷涂铝粉作打底层的涂层系统，性能优于电弧喷铝或电弧喷锌作打底层的涂层系统。带有Al2O3涂层的试样失重不到基体材料失重的1／3，Al2O3和ZrO2陶瓷涂层都可以为聚酰亚胺复合材料基体提供有效的冲蚀防护。Al2O3和ZrO2陶瓷涂层都可以为聚酰亚胺复合材料基体提供有效的隔热防护，ZrO2涂层隔热性能优于Al2O3涂层。     

镍铝材料状态对火焰喷涂层组织结构和性能的影响

针对煤矿机械液压支柱热喷涂修复中涂层结合强度低的实际,研究了在27SiMn钢基体上火焰喷涂新研制的镍铝合金丝制备镍铝涂层,并与火焰喷涂镍包铝粉末、镍铝复合丝制备的镍铝涂层在组织结构、表面形貌、结合强度等方面进行了比较分析.结果表明,镍铝合金丝制备的涂层与基体之间主要为冶金结合,结合强度比镍包铝粉末涂层提高46.8％,比镍铝复合丝涂层提高8％,涂层组织结构致密,气孔率低、质杂少.