等离子喷涂镍基合金涂层的工艺优化

采用等离子喷涂工艺在GCr15钢基体上制备Ni60B合金涂层.通过正交试验法分析了喷涂工艺参数对涂层的结合强度的影响.其影响顺序自强至弱依次为功率、送粉速率、主气流量、喷涂距离.在功率为30 kW、送粉速率为30 9·min-1、主气流量为75 L·min-1、喷涂距离为105 mm时,涂层结合强度最高,达到59.311MPa.相结构分析结果表明,涂层材料未发生明显改变,保持了原始粉末性能.SEM观察结果表明,优化后的涂层组织更加紧密,质量明显提高.     

球扁钢用铸铁轧辊表面等离子喷涂Cr3C2-25NiCr涂层工艺优化

以球扁钢轧制用铸铁轧辊的表面强化为目的,对等离子喷涂Cr3C2-25NiCr涂层工艺进行了研究.结果表明,影响涂层强度的因素依次为功率、喷涂距离、主气流量和送粉速率,Cr3C2-25NiCr涂层最佳工艺参数是喷涂距离130 mm,主气流量69.8 L/min-1,送粉速率25 g/min,功率20 kW.采用优化后的等离子喷涂工艺制备的涂层,呈典型的层状结构,粒子熔化充分,组织致密,孔隙率低,与基体结合较紧密.     

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。     

多功能微弧等离子喷涂技术

根据空气动力学和等离子喷涂理论,按照"一专多能"的设计指导思想,采用IGBT逆变技术、微电脑控制技术、软开关变换技术、拉瓦尔喷嘴和中心轴向送粉等,设计了多功能微弧等离子喷涂系统,且具有体积小、重量轻、抗干扰强、控制精确、喷涂粒子速度高、粉末沉积效率高等特点,可制备各种金属合金、金属陶瓷以及氧化物涂层.通过试验测定,多功能微弧等离子喷涂制备的纳米结构Al2O3 13%TiO2涂层的结合强度、显微硬度等性能优于9M等离子喷涂制备的纳米结构的Al2O3 13%TiO2涂层,这表明通过改进电源设计、喷枪结构设计、送粉方式等,低功率多功能微弧等离子喷涂能够与大功率等离子叶涂性能相当甚至更优异性能的涂层.     

高韧性过渡层对大气等离子喷涂热障涂层性能的影响EI北大核心CSCD

高温服役环境下,大气等离子喷涂(APS)制备的纳米结构热障涂层受热应力作用,黏结层/陶瓷层界面附近的陶瓷层内部易形成横向裂纹而导致热障涂层失效。利用常规大气等离子喷涂和超音速等离子喷涂(SAPS)制备8YSZ高韧性过渡层。结果表明,采用APS和SAPS制备的高韧性过渡层提高了扁平化粒子间结合状态和涂层致密度,相比常规结构8YSZ涂层的断裂韧性分别提高约46%和84%,高韧性过渡层均提高了复合结构热障涂层结合强度、抗热震性能和燃气热冲击寿命,SAPS制备的高韧性过渡层厚度为30~50μm时复合结构热障涂层抗热震性能最优,当高韧性过渡层厚度为10~30μm时,相比常规结构热障涂层燃气热冲击寿命提高120%。在温度梯度作用下,热障涂层最终失效由陶瓷层逐层剥落转变为靠近陶瓷层/黏结层界面处剥落。通过高韧性过渡层设计,兼顾热障涂层的隔热性能的同时,提高了热障涂层的结合强度和寿命。     

等离子喷涂Al2O3陶瓷涂层的工艺研究

采用SprayWatch-2i粒子测速仪测定等离子喷涂时粒子的飞行速度及温度,确定最佳喷涂电流和电压参数,改变送粉方式和送粉速率制备Al2O3涂层.研究所制备涂层的孔隙率、显微硬度、耐磨性及结合强度,研究结果指出：影响Al2O3涂层质量的主要工艺参数为喷涂功率、送粉方式和送粉速率,等离子喷涂10～40μmAl2O3粉末制备Al2O3陶瓷涂层的最佳工艺参数为电流600 A、电压60 V、枪内送粉、送粉速率10.25 g/rmin.     

CuNiCoBe合金表面等离子弧喷涂Cr3C2-NiCr涂层

利用等离子弧喷涂技术在结晶器CuNiCoBe基体上制备了Cr3C2-NiCr涂层,采用正交试验法研究了喷涂工艺参数对涂层与基体结合强度的影响,对拉伸断面的形貌和涂层的显微结构进行了观察和分析.结果表明,影响Cr3C2-NiCr涂层与CuNiCoBe基体结合强度的主次因素依次为:送粉速率＞主气流量＞喷涂距离＞喷涂功率;经正交试验优化后的喷涂工艺参数为:喷涂距离90mm,主气流量56.6L/min,送粉速率20 g/min,喷涂功率25 kW;优化后,涂层与基体的结合强度可达18.5 MPa;涂层截面的显微硬度分布符合正态分布.     

等离子喷涂镍基涂层表面形貌的研究

采用HEPJ-100超音速等离子喷涂系统在Incoloy 800基体上制备Ni60A合金涂层。利用OLYMPUS MODEL GX41F金相显微镜对涂层形貌进行了观察,通过TUKON2500显微硬度计测量涂层和基体的显微硬度。结果表明:喷涂工艺参数对涂层的组织形貌和结合强度有很大影响,其主要影响因素包括喷涂功率、送粉速率、主气流量、喷涂距离。通过试验获得最优的参数,喷涂功率35 k W,送粉速率25 g·min~(-1),主气流量100 L·min~(-1),喷涂距离100 mm。通过试验得到的涂层组织更致密,结合强度好,且涂层硬度明显优于基体。     

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）。     

大气等离子喷涂TiO2涂层性能及厚涂层制备工艺

为改善TiO2溅射靶材主要依赖进口的局面,采用大气等离子喷涂技术在不锈钢SUS304平板基体及管状基体上制备了TiO2涂层。利用扫描电子显微镜对涂层形貌进行了观察,并对涂层与基体的结合强度、涂层孔隙率及抗热震性能分别进行了表征。结果表明：粉末熔化及铺展良好,截面可见典型层状结构。涂层与基体以机械结合为主,断裂基本发生在基体与粘结层界面处;涂层的孔隙率较低,同时具有良好的抗热震性能。厚涂层制备过程中,采用循环水冷却方法对不锈钢SUS304管状基体进行冷却,涂层沉积速度快且无开裂和脱落,涂层厚度可达8 mm。通过对冷却装置的改进及喷涂工艺的进一步优化,有望在大尺度管状基体上制备厚涂层以满足溅射蒸镀辊的需要。     

Performance of Dy2Zr2O7 Thermal Barrier Coating in Thermal-Shock Test

通过北气等离子喷涂(APS)制备了一种基于锆酸镝(Dy2Zr2O7)的新型热障涂层,该涂层具有更低的热导率及与镍基高温合金更匹配的热膨胀系数。对涂层的结构、相组成以及抗热震性能进行了研究。此外,对涂层在热震循冲过程中的失效过程进行了讨论。结果表明,在6~8次热震循冲后,涂层从基体表面脱落。陶瓷层中的微裂纹在热震过程中生长并导致粘结层界面附近的陶瓷层被压碎,从而最终导致陶瓷层的脱落。     

A Comparative Study on Ni-Based Coatings Prepared by HVAF,HVOF, and APS Methods for Corrosion Protection Applications

Selection of the thermal spray process is the most important step toward a proper coating solution for a given application as important coating characteristics such as adhesion and microstructure are highly dependent on it. In the present work, a process-microstructure-properties-performance correlation study was performed in order to figure out the main characteristics and corrosion performance of the coatings produced by different thermal spray techniques such as high-velocity air fuel (HVAF), high-velocity oxy fuel (HVOF), and atmospheric plasma spraying (APS). Previously optimized HVOF and APS process parameters were used to deposit Ni, NiCr, and NiAl coatings and compare with HVAF-sprayed coatings with randomly selected process parameters. As the HVAF process presented the best coating characteristics and corrosion behavior, few process parameters such as feed rate and standoff distance (SoD) were investigated to systematically optimize the HVAF coatings in terms of low porosity and high corrosion resistance. The Ni and NiAl coatings with lower porosity and better corrosion behavior were obtained at an average SoD of 300 mm and feed rate of 150 g/min. The NiCr coating sprayed at a SoD of 250 mm and feed rate of 75 g/min showed the highest corrosion resistance among all investigated samples.     

NiAl/NiCoCrAlY/8YSZ复合喷涂层的微观结构与性能研究

目的提高金属/陶瓷隔热涂层体系在海洋环境下的耐腐蚀性能。方法利用冷喷涂方法制备NiAl复合打底层和Ni CoCrAlY粘结层,与等离子喷涂制备的8YSZ陶瓷层构成适用于海洋环境的多层结构耐蚀隔热涂层体系。利用FE-SEM分别观察喷涂态粘结层和陶瓷层的表面、横截面形貌,通过EDS分析涂层元素分布;利用XRD分析表征涂层的物相组成;借助万能材料试验机,采用拉伸法测试涂层结合强度;利用热循环试验和焰流冲刷试验测试涂层的耐高温性能。结果微观分析表明,冷喷涂制备的NiAl复合打底层和Ni CoCrAlY粘结层形貌致密,涂层材料未发生明显氧化,颗粒变形程度不一,粘结层与基体间的结合强度约为18.4 MPa,粘结层与8YSZ陶瓷层界面结合紧密。陶瓷层物相结构和成分稳定,涂层经12次热震循环和1000个周期的高温焰流冲击后,表面未出现开裂、起皮和脱落。结论采用冷喷涂法和等离子喷涂法联合制备的耐蚀隔热复合涂层体系具备良好的耐热性和耐腐蚀性。冷喷涂制备的金属涂层结构致密,孔隙率低,与陶瓷层结合良好,能够有效提高涂层体系在腐蚀性环境中的耐蚀性能。NiAl复合涂层可以缓解Ni CoCrAlY粘结层和铝合金基材间的热匹配问题,增强涂层的结合性能。     

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。     

Plasma spray coating of spray-dried Cr2O3/wt.% TiO2 powder

An agglomerated Cr₂O₃/wt.%TiO₂ powder has been fabricated by the spray drying process under different parameters. The spray-dried powder has well-agglomerated particles of spherical shape. In the conditions of the high slurry feed rate and low binder concentration in the slurry, the powder has large cavities inside some particles and ruggedness over their surface. The optimum plasma spray feed rate has been found by examining the spraying behavior of the powder and melted state of particles. The plasma spray coating has been performed under different process variables such as spraying distance and plasma power. These parameters strongly affect the characteristics of the coated layer: microstructure, hardness, and bond strength.     

不同结构等离子喷涂热障涂层的性能研究

通过等离子喷涂,制备了常规层状结构、垂直裂纹结构的氧化钇部分稳定氧化锆(YSZ)和铈酸镧(LCO)热障涂层,分析了涂层的微观形貌及性能。结果表明:对于YSZ涂层,垂直裂纹结构的结合强度是层状结构的1.8倍;LCO涂层的微观结构对喷涂工艺比较敏感,适当降低喷涂功率有助于提高扁平化粒子间的结合,缓解涂层中横向裂纹的产生,促进垂直裂纹形成;与层状结构的LCO/YSZ双层涂层相比,垂直裂纹结构的LCO/YSZ双层涂层的结合强度和抗热震性能未明显提高。     

HVOF Combustion spraying of inconel powder

A major trend in the thermal spray industry has been to increase the gas jet velocity to obtain better coating attributes. One emerging technology now used in industry is the high-velocity oxygen fuel process (HVOF). High-velocity spray guns combine oxygen and a fuel gas to generate heat and extremely high particle velocities. In this study, Inconel 718 powder was deposited on steel substrates. The primary coating function was electrical resistivity for a heater application. Experiments were conducted using a Taguchi L8 statistical fractional/factorial design parametric study. The Taguchi experiment evaluated the effect of six HVOF processing variables on the measured responses. The parameters were oxygen flow, fuel flow, air envelope gas flow, powder feed rate, spray distance, and nozzle configuration. The coatings were characterized by hardness tests, surface profilometry, optical metallography, and image analysis. This article investigates coating hardness, porosity, surface roughness, deposition efficiency, and microstructure with respect to the influence of the processing parameters. Analytical studies were conducted to investigate gas, particle, and coating dynamics for two of the HVOF thermal spray experiments.     

热喷涂NiCr/纳米(Zr02 +8% Y2 03)梯度涂层的性能研究

针对陶瓷涂层与基体结合强度低、易产生裂纹和剥落的现象,进行了抗高温氧化耐磨损梯度涂层的设计。采用热喷涂技术在45钢基体表面制备由面层[纳米（Zr02 +8% Y203）]和中间层(NiCr)组成的梯度涂层,利用扫描电镜(SEM)、测定结合强度、测定显微硬度、X射线衍射等方法研究涂层的性能。结果表明：NiCr/纳米(Zr02+ 8% Y203)梯度涂层显微组织结构致密,与NiCr合金涂层和纳米(Zr02,+8% Y2 03)陶瓷涂层相比,具有更优良的力学性能;梯度涂层的面层有利于提高基体的耐高温、耐磨损性能,而中间层则有利于改善基体的抗高温氧化性能。     

爆炸喷涂工艺参数对AlCuFeSc准晶涂层力学性能的影响

目的 研究爆炸喷涂工艺参数对AlCuFeSc准晶涂层力学性能的影响规律,进一步提升铝合金表面AlCuFeSc准晶涂层的性能。方法 采用爆炸喷涂工艺制备准晶涂层,以正交试验方法对爆炸喷涂氧燃充枪比、喷涂距离、喷涂频率3个影响涂层性能的关键参数进行优化。借助显微硬度计、拉力试验机研究涂层的力学性能。采用SEM、XRD、EDS等手段表征粉末及涂层的微观物相结构。结果 在试验参数范围内,以涂层的表面硬度和结合强度性能为主要判定指标,各因素对涂层性能的影响从大到小依次为氧燃充枪比、喷涂距离、喷涂频率。综合考量涂层表面硬度和结合强度2个指标,得到了AlCuFeSc涂层的最佳制备工艺,氧燃充枪比为56%,喷涂距离为210 mm,喷涂频率为1次/s。在该最佳工艺参数下制备的准晶涂层致密且与铝合金基体结合良好,涂层表面硬度为583.4HV0.3,结合强度为63.24 MPa,孔隙率为0.648%,准晶相的含量为69%。结论 采用最佳工艺参数制备的AlCuFeSc准晶涂层相较于非最佳工艺参数喷涂涂层,其性能得到较大提高,可为未来准晶涂层的应用提供参考。     

电热爆炸喷涂和等离子喷涂联合法制备热障涂层的研究

采用电热爆炸喷涂和等离子喷涂联合制备热障涂层,以电热爆炸喷涂法在DZ125合金表面制备NiCoCrAlY粘结层,以等离子喷涂技术制备陶瓷顶层。利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)仪对所制备的粘结层进行分析,结果表明:电热爆炸喷涂的粘结层与基体结合良好,喷涂态的粘结层的相主要由Ni3Al组成。采用联合法制备的热障涂层,在喷涂态的陶瓷层、粘结层、基体3者结合良好,界面清晰。在高温热循环过程中,粘结层/陶瓷层界面间生成了连续、致密的Al2O3膜,阻碍粘结层的氧化。粘结层/TGO界面产生平行于界面的裂纹,是导致热障涂层失效的主要原因。