ZD-1型等离子一次喷涂粉末及其涂层结合机理的研究

前言喷涂层和基体的结合强度是评价喷涂层质量的一项重要指标。因此,如何提高涂层的结合强度,是热喷涂工作者普遍关心的问题。在热喷涂工艺过程中,人们通常首先在基体上喷涂一层Ni/Al复合粉末做为结合层,然后在Ni/Al结合层上面喷涂工作层。这种喷涂结构有效地改善了工作涂层与基体之间的结合性能,但同时也增加了喷涂工艺过程的复杂性,使喷涂层的质量控制更加困难。为此,美国     

低碳钢表面热喷涂镍基合金涂层工艺研究

采用热喷涂工艺在Q235低碳钢板表面喷涂了Ni60合金涂层,并进行了金相分析和硬度试验。结果表明,热喷涂层组织是由细小的扁平粒子堆积起来的片层结构,涂层晶粒粗大且分布不均,具有典型的快速凝固组织特征。涂层的硬度明显高于基体,其组织组成物为γ-固溶体,碳、硼化合物,氧化物以及金属间化合物。热喷涂层与基体之间为机械结合,结合强度并不高。     

喷涂工艺参数对纳米NiCr/WC涂层与基体间结合强度的影响

以纳米NiCr/WC粉末为原料,采用活性燃烧超音速火焰喷涂技术制备了NiCr/WC金属陶瓷涂层。通过XRD衍射以及能谱分析等方法研究了工艺参数对纳米NiCr/WC涂层与基体之间结合强度的影响。结果发现,在喷涂材料确定的条件下,热喷涂涂层与基体之间的结合强度主要取决于热喷涂工艺。尤其是喷涂距离,对涂层与基体之间的结合强度的影响非常明显。     

42CrMo钢火焰喷涂Ni60/WC涂层的电接触强化研究

目的研究电接触强化对氧乙炔火焰喷涂后42CrMo基体表面涂层组织与性能的影响,以改善涂层与基体之间的结合强度,提升基体表面性能。方法利用氧乙炔火焰喷涂,在基体表面制备Ni60/WC涂层,再进行电接触强化。通过金相显微镜、扫描电镜及能谱分析等方式,对涂层及基体进行显微组织观察和物相分析,利用维氏显微硬度仪测量涂层到基体的硬度分布,并对电接触强化前后的数据进行对比分析。结果在热喷涂涂层厚度一定的情况下,经15 k A电流强度电接触强化后,涂层的致密性显著提高,孔隙明显减少,与基体接触部分的界面缝隙消失,结合方式发生改变。涂层硬度均匀性改善明显,维氏硬度显著提高,由原来400HV提升至720HV左右。涂层内部形成了Cr元素聚集区,W元素扩散明显,形成了合金元素碳化物,对涂层起到弥散强化作用。结论电接触强化能显著提高涂层性能与质量,改变涂层与基体之间的结合方式。     

铸铁轧辊表面Cr3C2-NiCr涂层的显微组织

研究分析了铸铁轧辊表面等离子喷涂Cr3C2-25NiCr复合涂层的组织结构。结果表明,Cr3C2-25NiCr涂层具有典型的层状结构;涂层质量较好,组织相对紧密,与基体结合尚可;由EDS和涂层物相分析可知,涂层与基体间没有发生元素扩散现象,涂层与基体呈机械结合。     

表面喷焊处理对铸铁表面组织和性能的影响

利用镍基自熔合金粉末,采用氧乙炔火焰喷焊技术在灰铸铁HT200基体表面制备喷焊层,研究了喷焊层的成分分布、组织与性能。结果表明,镍基喷焊层与铸铁基体形成了良好的冶金结合,合金元素在喷焊层与基体界面附近连续分布,保证了采用火焰喷焊技术得到的涂层与基体之间具有较高的结合强度。     

热喷涂技术在航空发动机零部件及其维修中的应用

结合热喷涂技术与航空发动机零部件特点,介绍了热喷涂涂层在航空发动机零部件上应用的种类、特点与功能,对热喷涂技术在国内外航空发动机零部件维修中的应用状况进行了分析,指出热喷涂技术在航空发动机上应用的主要目的是恢复尺寸、修复涂层、喷涂耐磨、耐热和耐蚀等高性能涂层,提高发动机效率,延长发动机使用寿命,最后指出了热喷涂技术发展的关键在于提高涂层质量.     

超音速等离子制备多元铝青铜合金涂层的组织

采用超音速等离子喷涂技术将新型多元铝青铜合金粉体喷涂在45号钢基体表面。运用XRD、SEM、EDS、EPMA等手段分析了涂层的组织特点及元素分布情况。结果表明,超音速等离子喷涂层主要由Cu9Al4、AlFe3、AlFe等相组成;涂层元素分布均匀;超音速等离子喷涂层硬度高于传统等离子喷焊层;涂层的结合强度为59.3MPa。可见,经过工艺参数的优化,超音速等离子喷涂可以制备出类似于多元铝青铜合金的易氧化涂层。     

40Cr钢基体热喷涂组织和性能研究

采用超音速火焰热喷涂(HVOF)方式,在40Cr钢基体上制备了Ni60和Fe60两种涂层,采用光学显微镜、扫描电子显微镜和能谱仪对涂层进行了分析。结果表明,超音速火焰喷涂下涂层与基体之间结合紧密,涂层组织较致密,层状粒子堆叠紧密,并可以看到涂层中存在孔隙。从金相组织可以看出,Ni基涂层中存在较多的孔隙,EDS分析结果显示,涂层和基体界面处合金元素没有出现明显"断代"现象,说明涂层中合金元素开始扩散到基体中,这对提高涂层的结合强度有很好的帮助。最后对涂层显微硬度进行测定,涂层的硬度在600 HV左右,这对于提高涂层耐磨性具有非常好的作用。     

热喷涂汽车发动机气缸内壁涂层的研究进展

为了达到越来越苛刻的内燃机排放标准,减轻车身重量以降低燃油消耗是近年来车辆行业的重要发展方向之一。采用热喷涂方法在铝合金或铸铁气缸内壁喷涂减摩、耐磨并耐腐蚀的涂层代替传统铸铁缸套具有广阔的应用前景。首先介绍制备气缸内壁涂层的工艺流程,主要阐述现有制备气缸涂层的超音速火焰喷涂、电弧喷涂、大气等离子喷涂和等离子转移弧线材喷涂等工艺的原理,对不同热喷涂工艺特点进行了总结,阐明不同热喷涂方法获得的涂层结构特点。通过列举国内外车辆制造商先进热喷涂涂层的应用实例,进一步分析各类涂层的优缺点。最后提出优化喷涂参数、开发新型喷涂材料、控制涂层内应力和应对未来生物燃料是汽车气缸涂层的下一步研究方向。     

内孔热喷涂技术的研究现状与展望

在机械制造、石油化工、航空航天和钢铁冶金等工业领域,存在着很多关键而重要的内孔类零部件,例如：发动机气缸体、燃气轮机壳体、液压机构仝缸和各种泵送管路等。内孔类零部件常服役于极端温度、腐蚀介质、高比负荷等苛刻工况下,易于发生严重的磨损、腐蚀失效。内孔热喷涂技术是在零件内壁制备涂层的重要方法,可以对内孔类零部件进行强化改性或对报废零件实施再制造。文中首先从技术原理、作业方式、发展历程和工业应用等方面系统介绍了内孔等离子粉末喷涂、内孔等离子丝材喷涂、内孔超音速火焰喷涂和内孔电弧喷涂4种最典型的内孔热喷涂技术。在此基础上,全面对比了各项技术的优、缺点,包括工艺成本、选材范围和涂层性能等。随后分别从涂层结合强度提升、涂层孔隙和厚度控制、涂层残余应力调控等方面指出了内孔喷涂工艺相比于普通外缘喷涂的特殊性,并总结了相应的技术难点,包括喷涂距离受限、局部热量累积、粉尘聚集和污染等等。最后指出,进一步揭示涂层微观成形机理、提升涂层与基体结合强度、发展多种表面技术复合工艺等是内孔热喷涂技术今后的重点研究方向。     

海洋平台用S355钢表面电弧喷涂Al涂层组织及性能

利用电弧喷涂工艺在S355钢表面进行了喷涂Al涂层,通过SEM、EDS、XRD对试样表面-界面进行了形貌、物相、面扫描和线扫描分析。用能谱面扫描观察了涂层表面化学元素分布状态,并结合界面的能谱面扫描和线扫描分析,讨论了涂层与基体的结合机理。采用质量分数为3.5%Na Cl溶液进行了电化学性能测试,检验了Al涂层的耐腐蚀性能。结果表明,电弧喷涂Al涂层在S355基体表面形成均匀、致密、结合良好的Al涂层,其物相为纯Al和α-(Al Fe),其中α-(Al Fe)出现在扩散层;Al和O元素在涂层表面形成富集区,形成致密氧化膜对Al涂层进行保护;Al元素在结合界面形成富集层,其原子浓度发生阶梯过渡变化,在扩散层中发生Fe-Al化合反应,形成冶金结合方式;Al涂层极化曲线发生正向移动,耐腐蚀性较好,对S355钢基体起到了保护作用。     

腔内约束电热爆喷涂涂层的形成

在内径为7 mm的聚乙烯爆炸腔进行钼丝的电热爆喷涂试验,用扫描电镜观察涂层的表面和截面形貌、涂层厚度,分析涂层与基体的结合情况.结果表明,爆炸腔内钼丝的爆炸产物在基体上会形成一个喷涂圆面,由中心涂层区和外围粘结层组成.中心涂层区在喷涂距离5～8 mm时,所得涂层致密、厚度均匀,与基体结合良好,局部界面附近存在元素扩散现象;外围粘结层随喷涂距离的增大而消失.大面积喷涂层可由单个喷涂圆面的合理搭接来形成,通过多次喷涂可增加涂层的厚度.     

消失模铸铁件表面渗Cr工艺研究

在泡沫模表面涂覆富铬涂层，利用液态铸铁浇铸时的高温和液态铁水的作用，使涂层被烧结成合金层，同时，涂层中的铬渗入铸铁基体组织中，形成渗铬层。该工艺可以使铬渗入到铸铁基体中达100μm以上，合金化层与基体具有良好的冶金结合。由外向内，表层显微组织依次为烧结层、合金化层和基体层。烧结层是熔解了一定量合金元素的铁素体，合金化层为珠光体，基体层是珠光体＋片状石墨。沿着试样深度方向，显微硬度变化逐渐升高后再缓慢下降．显微硬度变化在250-350HV之间。     

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.     

电爆炸喷涂Ti6Al4V涂层研究

用电爆炸喷涂工艺在45钢基体上制备了钛合金Ti6Al4V涂层.用光学显微镜和扫描电镜对涂层显微组织进行观察分析,对不同喷涂距离下涂层厚度和孔隙率进行了比较.结果表明:涂层致密,没有出现传统热喷涂涂层具有的层状结构;涂层与基体界面结合良好,在界面附近发生了扩散现象;涂层孔隙率低于0.55%;低喷涂距离喷涂所制备的涂层厚度大于高喷涂距离喷涂所得涂层厚度.     

白口铸铁表面火焰喷涂WC-Co涂层微弧强化研究

采用火焰喷涂技术在白口铸铁表面获得厚0.2mm的WC-12Co涂层,并对其进行微弧强化.通过扫描电镜、能谱分析和X射线衍射等方式对强化前后的涂层/基体界面处进行了显微形貌观察分析和组织结构分析,同时对试样进行了热震试验.结果表明:经过微弧强化后,涂层内部质量得到明显改善,涂层与基体结合处产生冶金过渡层,局部区域形成冶金结合,提高了涂层与基体的结合强度.     

高铬铸铁表面制备陶瓷涂层的研究

以Ti-B4C-蔗糖-Al和Ni-Al自粘结复合粉为喷涂体系,通过白蔓延反应火焰喷涂技术,采用梯度过渡涂层设计,在高铬铸铁泵叶表面制备了梯度过渡陶瓷涂层.主要研究了喷涂工艺、涂层性能以及喷涂前后基体组织及性能变化等问题.结果表明:利用自蔓延反应火喷涂技术在高铬铸铁表面制备梯度过渡陶瓷涂层是可行的:引入梯度过渡涂层设计后尽管使涂层的显微硬度有所下降,涂层孔隙率有一定增大,但可以明显改善陶瓷涂层与基体的结合,提高结合强度,同时不会造成基体材料和性能发生明显变化.     

铝合金异形曲面热喷涂涂层的制备及性能研究

采用大气等离子喷涂（APS）（液态CO2气化冷却和未冷却）和超音速火焰喷涂（HVOF）,在模拟加力泵涡壳的异形铝合金工件内曲面,制备了耐气蚀性较好的3种涂层,并考察涂层和异形曲面基体的结合情况及涂层的相组成、显微硬度和孔隙率。结果表明：HVOF在其焰流无法垂直喷涂的部位涂层与基体结合较差;未使用CO2冷却的APS涂层卷曲,涂层中有明显裂纹;使用CO2冷却的APS涂层与基体结合良好,涂层中没有裂纹,该工艺是目前在铝合金异形曲面制备热喷涂涂层的有效途径。     

TC4钛合金表面Al_2O_3-TiO_2涂层的制备及其性能

利用等离子喷涂在TC4钛合金基体上制备了Al_2O_3-Ti O_2涂层。并进行了涂层表面形貌分析、XRD分析、涂层显微硬度测试及热震性试验等。结果表明:等离子喷涂制备的Al_2O_3/Ti O_2涂层呈层状分布,存在有全熔相区和未熔粉末颗粒及一定数量的孔隙;随喷涂电压的增加,涂层中未熔粉末颗粒减少,涂层表面平均硬度升高。在喷涂电压72 V,电流500 A时制备的Al_2O_3/Ti O_2涂层平均硬度达978.2 HV 0.3,耐磨性较基体显著提高。涂层与过渡层、过渡层与基体的机械结合是其热震性能较低的主要原因之一。