大气等离子喷涂制备锰钴尖晶石涂层及其电导率

采用大气等离子喷涂(APS)工艺制备了Mn-Co尖晶石涂层,同时研究了不同载气和喷距对涂层形貌及电导率的影响.采用直流四电极法测量涂层的电导率,利用SEM,XRD和XPS等表征手段对涂层微观形貌、组成等进行表征.结果表明,所制备的涂层致密、孔洞较少、与基体结合良好,表面呈现液态沉积与微熔颗粒堆积相混合的状态.800℃时,载气量为2 SLPM下涂层的电导率是18 S/cm,而其余载气量下涂层电导率仅有8 S/cm,低载气量制备的Mn-Co涂层具有良好的导电性;800℃下只有喷距为130 mm的涂层电导率超过了10 S/cm,增加喷距对电导率影响较小,各涂层电导率分布较为接近.测试态涂层表面形成了各种取向的金字塔状尖晶石晶体结构,其尖晶石相衍射峰强度显著提高;高电导率涂层中2价和3价元素比例更接近1∶2,为典型的尖晶石结构,其表现出较高的电导率.因此,适当的载气流量和喷涂距离可使涂层中含有更多的高电导率尖晶石相.     

喷枪阳极结构对等离子射流及粒子行为的影响

喷枪阳极是等离子喷涂系统中的关键部件之一,其通过电弧的运动行为直接影响等离子射流流动及粒子的加热加速历程,最终决定了涂层的综合性能.为了深入理解大气条件下锥形Laval和标准圆柱形阳极喷嘴制备涂层性能之间存在较大差异的原因,在前期制备涂层工作的基础上继续开展相关的数值模拟工作.基于计算流体动力学理论针对等离子喷涂过程建立包括喷枪内外区域的数学物理模型,系统探究两种阳极产生等离子电弧、射流特征及喷涂粒子的飞行行为.结果表明:在相同的喷涂条件下,锥形Laval阳极内产生的等离子电弧电压低、消耗电功率小,大电流密度区和等离子速度明显较标准圆柱形阳极的小;在喷嘴出口处,标准圆柱形阳极具有更高的等离子射流温度和速度,但锥形Laval阳极的等离子射流在喷枪外具有较小的衰减速率和较大的空间尺寸;在相同喷距位置,锥形Laval阳极的喷涂粒子速度要比标准圆柱形的小得多,但相应的升温和降温速率却更大,熔化也更充分.因此,标准圆柱形阳极适合制备致密且结合强度高的涂层,而锥形Laval阳极则更适合用于制备高沉积效率的多孔涂层.     

等离子喷涂距离和氩气流量对MoSi_2 涂层结构的影响

以MoSi_2粉末为喷涂原料,采用大气等离子喷涂技术,在K403镍基合金表面制备了二硅化钼涂层,考察了不同喷涂距离和氩气流量对MoSi_2涂层的相组成和微观组织的影响.结果表明,随喷涂距离的增加,涂层的相组成由富硅相向富钼相演变;氩气流量的增大可减少涂层中的富钼相,但若流量过大,则会降低涂层的致密性;采用喷涂功率为30 kW、喷涂距离为100 mm和氩气流量为50 L/min的喷涂工艺可制备出以MoSi_2为主相且致密性较高的涂层,明显提高了基体的高温抗氧化性.     

超音速等离子喷涂La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ透氧膜的制备与致密性研究

采用超音速等离子喷涂系统制备钙钛矿型La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)透氧膜,研究了喷距、丙烷流量和线速度主要工艺参数对透氧膜膜层结构的影响.结果表明,在喷距210mm、丙烷流量高于2.5L/min、线速度30m/min的条件下可获得结构致密、内应力水平低且无纵向裂纹的膜层.采用此优化工艺,制备了由多孔316L支撑的片式膜,该膜两侧压差达到0.12 MPa时,仍能保证氦气不通过,致密性较高.同时,制备了一种大尺寸、高透氧面积和机械强度的管式膜,对解决当前透氧膜应用所面临的强度低、不易高温密封等问题有积极意义.     

HVOF喷涂WC/Co涂层冲蚀磨损机理研究

采用超音速火焰喷涂工艺(HVOF)制备WC-12Co喷涂层,采用棕刚玉磨粒对所制备涂层在冲蚀角度分别为30°和90°下进行常温固体粒子冲蚀磨损试验。探讨了WC-12Co涂层的冲蚀磨损机理,结果表明:WC-12Co涂层为典型的脆性材料。     

不同氧化铝粉末等离子喷涂氧化铝涂层的性能

分别以22.5~45μm(L粉)、5~40μm(M粉)和5~22.5μm(S粉)三种粒径的氧化铝为热喷涂粉末,采用大气等离子喷涂制备了氧化铝涂层.分别对三种涂层的结构和基本性能进行表征,并采用SprayWatch 3i设备测量粉末粒子在等离子焰流中的温度和速度.结果表明,S和L涂层的孔隙率较低,且大孔隙较少.在焰流中,S和L粉均具有较高的温度和动能,其涂层的显微硬度和结合强度均比M涂层高.S粉的沉积率最高,但涂层的生产效率较低.考虑生产效率和涂层的综合性能,选择L粉更合适.     

一种新型耐磨涂层的组织和性能研究

以WC-10Co4Cr和纳米不锈钢粉末及其混合粉末为原料,利用HVOF超音速火焰喷涂工艺制备了四种涂层,对涂层的显微组织、硬度、耐磨性能以及涂层的沉积效率和生产成本进行了研究.结果表明:当加入SHS7170质量分数为15%和35%时,涂层的致密度提高,硬度降低HV100~150.而加入35%SHS7170时涂层的耐磨性略有降低,加入15%SHS7170时涂层的耐磨性变化不大.使用WC-10Co4Cr和SHS7170混合粉末制备涂层可以减少涂层沉积时间和生产成本.     

HfC陶瓷涂层的制备与性能分析

用等离子喷涂法在不锈钢基体上制备了HfC陶瓷涂层,用X射线衍射分析仪和扫描电镜对所制备的HfC涂层分别进行了组织结构和外表形貌的分析,并对涂层试样进行了烧蚀试验.试验结果表明,可以用等离子喷涂法制备较为致密的HfC涂层,HfC涂层的线烧蚀率为0.019 mm/s.     

不同氧化铝粉末等离子喷涂氧化铝涂层的性能

分别以22.5～45 μm(L粉)、5～40 μm(M粉)和5～22.5 μm(S粉)三种粒径的氧化铝为热喷涂粉末,采用大气等离子喷涂制备了氧化铝涂层.分别对三种涂层的结构和基本性能进行表征,并采用SprayWatch 3i 设备测量粉末粒子在等离子焰流中的温度和速度.结果表明,S和L涂层的孔隙率较低,且大孔隙较少.在焰流中,S和L粉均具有较高的温度和动能,其涂层的显微硬度和结合强度均比M涂层高.S粉的沉积率最高,但涂层的生产效率较低.考虑生产效率和涂层的综合性能,选择L粉更合适.     

HVOF和APS喷涂WC-10Co-4Cr涂层性能研究

以45号钢为基体分别采用超音速火焰喷涂(HVOF)和大气等离子喷涂(APS)法,制备了两种WC-10Co-4Cr涂层,并对两种工艺喷涂的WC-10Co-4Cr涂层进行了金相显微结构分析、结合强度及硬度测试.试验结果表明:HVOF和APS制备的WC-10Co-4Cr涂层金相组织分布均匀,界面结合致密无杂质;HVOF制备的WC-10Co-4Cr涂层的孔隙率较小,且显微硬度及结合强度均优于APS的.表明,HVOF制备的WC-10Co-4Cr涂层的基本性能优于APS制备的WC-10Co-4Cr涂层.