镁合金表面锌铝合金冷喷涂层性能的研究

利用冷喷涂表面处理技术,将锌铝合金(ZA20)粉末喷涂到镁合金(AK63)的表面。采用OM,EMP和EDX等试验方法研究了冷喷涂层与镁合金界面的微观组织,并对冷喷涂前后试样分别进行了硬度试验、结合强度试验、磨损试验及腐蚀试验。结果表明,基体与涂层之间未发生扩散,界面处无裂纹、孔洞和分层等缺陷,结合良好;涂层的硬度远远高于基体,是基体的近3倍;冷喷涂处理后的镁合金无论是在干摩擦条件下还是在有润滑油条件下都比基体镁合金具有更好的耐磨性;经冷喷涂处理后的试样自腐蚀电位(-0.26V)远高于基体镁合金(-1.62V),腐蚀电流比镁合金低2～3个数量级,冷喷涂处理后试样的耐蚀性好于基体镁合金。     

镁合金表面冷喷涂纳米WC-17Co涂层及其性能

采用冷喷涂和超音速火焰喷涂(HVOF)在AZ80镁合金表面制备了纳米WC-17Co涂层。利用SEM分析了原始粉末形貌、喷涂粒子沉积行为及涂层显微结构,并采用球盘式摩擦磨损实验机考察了涂层的摩擦磨损性能。结果表明:采用冷喷涂工艺可在AZ80镁合金基体上制备出高质量的WC-17Co涂层,涂层的显微硬度为(1 380±82)HV,磨损率为9.1×10-7 mm3/Nm,其耐磨性较HVOF制备的WC-17Co涂层提高了1倍,较镁合金基材提高了3个数量级。研究表明,冷喷涂WC-17Co涂层在不对镁合金基体产生热影响的情况下,可以显著提高镁合金的表面性能,是一种新型镁合金表面强化工艺。     

镁合金表面冷喷涂铝涂层的热处理研究

使用冷喷涂方法在铸态AZ91D镁合金基体上沉积了纯Al涂层,所得涂层组织致密,厚度均匀,与基体结合良好,孔隙率小于1%.随后用机械减薄的方法使Al涂层的厚度减薄到135 μm,对减薄后的试样在真空加热炉中分别进行了400℃×20 h和400℃×40 h的热处理.结果显示随着保温时间的延长,Al涂层全部转化为较高硬度和较...     

300M钢表面冷喷涂锌镍复合涂层性能研究

目的 研究300M高强钢表面的冷喷涂锌镍复合涂层的涂层性能.方法 采用机械混合的方式将锌粉和镍粉进行混合,利用低温气动喷涂技术在300M高强钢表面制备锌镍复合涂层,采用扫描电子显微镜、能量色散谱和显微硬度测试仪研究涂层的微观组织结构.采用普通中性盐雾加速实验、涂层破损盐雾加速试验及户外暴晒试验,对冷喷涂锌镍涂层的抗腐蚀性能进行综合评价.考核冷喷涂对300M钢基材疲劳性能的影响.结果 根据SEM的表面及截面图片分析,冷啧涂锌镍复合涂层十分致密,且无孔隙及裂纹,涂层的孔隙率平均为0.4％,结合强度40 MPa左右.根据EDS结果分析,锌镍复合涂层中锌的质量分数为85％左右,镍的质量分数为15％左右.锌镍复合涂层的显微硬度为70.8HV0.49.锌镍复合涂层中镍粒子的强化作用,提高了涂层的硬度.冷喷涂锌镍复合涂层具有非常好的抗腐蚀性能,盐雾实验超过770h,即使涂层破损也可以达到600h.户外暴晒实验12个月表面无明显腐蚀,并且冷喷涂对300M钢基材的疲劳性能没有影响.结论 冷喷涂锌镍复合涂层作为抗腐蚀涂层,可以对300M高强钢提供保护.     

AZ91D镁合金表面电弧喷涂铝锌涂层组织的研究

为了提高AZ91D镁合金的耐腐蚀性能和表面硬度,用电弧喷涂的方法在镁合金表面形成铝锌防护层,并结合扫描电镜和能谱对涂层的组织进行了观察及分析.结果表明,涂层由铝锌两相的机械混合物构成.涂层与基体结合良好,具有较高的显微硬度和较好的抗腐蚀性能.     

镁合金表面冷喷涂层防护研究进展

镁合金作为最轻质的金属结构材料,由于其密度低和比强度高等优良的物理和力学性能,在航空、航天、汽车以及电子等领域引起广泛关注。然而,镁合金化学性质活泼、耐腐蚀和耐磨损性差等缺点严重制约其进一步应用。近些年发展起来的冷喷涂技术,在固态下制备涂层,涂层致密且与基体结合良好,因此可为镁合金表面防护提供一种新的有效方法。主要综述了镁合金表面冷喷涂耐腐蚀涂层(纯铝、铝合金和复合材料涂层)和耐磨损涂层(合金和复合材料涂层),论述了影响冷喷涂层耐腐蚀、耐磨损以及其他力学性能(硬度和涂层/基体结合强度)的主要因素,包括杂质元素含量、合金种类以及复合材料涂层中陶瓷颗粒含量、尺寸和形貌等。对比了几种常用表面处理技术制备的纯铝涂层的耐腐蚀性能,并阐述了冷喷涂技术在镁合金表面防护方面的优势。此外,还分析了热处理对冷喷涂纯铝和复合材料涂层耐蚀性的影响。最后提出了目前冷喷涂技术在镁合金防护方面的局限性以及发展难题,对未来研究趋势进行了展望。     

喷涂距离对冷喷涂Al涂层性能的影响

采用冷喷涂法制备Al涂层,测定所获涂层的沉积率、显微硬度,并分析涂层与基体的结合情况,研究了喷涂距离对Al涂层的影响。结果表明,喷涂距离为30 mm时涂层的沉积率及显微硬度较高,与基体结合效果较好,而其他距离下涂层性能劣化的原因为颗粒下降速度不稳或发生粒子散射。     

镁合金表面冷喷涂技术研究进展

归纳和总结了国内外镁合金冷喷涂技术最新研究进展,介绍了镁合金冷喷涂Al-Zn、纯Al、Al基复合涂层、Al基非晶涂层、Zn基合金、Ni、不锈钢涂层等的耐腐蚀性.讨论了工艺参数(如压力、温度)以及喷涂材料的选择,涂层对镁合金防腐蚀性能的影响,展望了未来镁合金在汽车、航空航天轻量化方面的发展.     

非晶铝基粉末冷喷涂涂层及其耐磨性能

为提高镁合金的耐磨性能,采用冷喷涂技术在AZ91D镁合金表面制备铝基非晶涂层,并利用扫描电镜对涂层的微观形貌进行分析,采用X射线衍射仪分析喷涂粉末及涂层中的非晶含量,利用多功能摩擦磨损试验机研究了涂层的耐磨性能。结果表明:冷喷涂后涂层中仍含有铝基非晶结构,非晶含量为48%,涂层微观组织致密,孔隙率为0.59%。铝基非晶涂层的磨损量和磨损率均低于镁合金基体,摩擦因数高于基体。     

高速电弧喷涂锌涂层性能研究

使用高速电弧喷涂枪和普通电弧喷涂枪分别制备锌涂层。通过对结合强度、孔隙率、粒子尺寸和粒子飞行速度的测试表明,高速电弧喷涂比普通电弧喷涂的粒子尺寸减小,飞行速度提高,制备的锌涂层结合强度高,孔隙率低。对两种锌涂层进行的强化腐蚀试验表明,封孔处理后的高速喷涂锌涂层具有较好的抗腐蚀性能。     

冷喷涂纯铝涂层耐腐蚀性能研究

目的研究冷喷涂纯铝涂层耐中性盐雾腐蚀性能,为冷喷涂技术在海洋大气防腐环境中的应用提供理论依据。方法采用冷喷涂技术在30Cr Mn Si A钢基体上制备纯铝涂层,利用金相组织分析、XRD衍射分析、电化学测试、中性盐雾试验等技术方法,考察冷喷涂涂层试样的耐腐蚀性能及其影响因素。结果冷喷涂涂层十分致密,随着喷涂温度和压力的不断提高,涂层的致密度不断增加,在喷涂温度为500℃、喷涂压力为1.2 MPa、喷涂距离为25 mm及工作气体为氮气的工艺条件下,纯Al涂层的孔隙率为0.5%,涂层中无氧化物存在,能够有效隔绝腐蚀介质和基体,为基体提供物理腐蚀防护。纯Al涂层的腐蚀速率为4.935×10?7 A/cm2,并作为阳极为基体提供电化学腐蚀防护,中性盐雾试验1440 h后无腐蚀。腐蚀形貌分析表明,在表面钝化膜防护及腐蚀产物的封闭作用下,冷喷涂纯铝涂层具有优异的耐腐蚀性能,虽然发生一定腐蚀,但腐蚀速率较小,表面质量良好,可以作为长效防腐涂层。结论冷喷涂纯铝涂层具有优异的耐腐蚀性能,可以为钢铁材料提供长效效防护。     

钛钢复合板端面冷喷涂钛涂层的制备及性能研究

目的 改善钛钢复合板端面部位的服役性能。方法 采用冷喷涂技术在钛钢复合板端面制备了钛金属涂层。通过X射线衍射分析、热场发射扫描分析、能谱分析、维氏硬度测试、结合力试验、摩擦磨损试验、电化学测试和盐雾试验等手段,研究了冷喷涂过程中,送粉气体压力和温度对钛涂层的组织结构、显微硬度、耐磨性能、结合力和耐蚀性能的影响规律,以获得综合性能优异的钛涂层。结果 冷喷涂钛涂层具有良好的耐磨性能,送粉气体压力增大和温度升高可提高涂层的致密度,降低涂层孔隙率并提高涂层的显微硬度,改善涂层与基体间的结合强度。能谱分析和X射线衍射仪分析表明,涂层主要成分为Ti且与基体间的界面清晰,元素互相扩散现象不明显。送粉气体压力为5MPa、送粉温度为900℃时,所制备的钛涂层的极化电阻最大。各涂层经过1 000 h中性盐雾加速腐蚀试验后表面依旧完整,未发生明显的腐蚀,这表明涂层为基体提供了有效的腐蚀屏障,提高了钛钢复合板的耐腐蚀性能。结论 采用冷喷涂技术制备的钛涂层可有效提高钛钢复合板在海洋环境中的服役性能。     

不同载荷对HVOF 喷涂AlCoCrFeNi 高熵合金涂层摩擦学性能的影响

目的 提高深地钻探钻具关键零部件的抗磨性能。方法 采用超音速火焰喷涂技术(HVOF)制备AlCoCrFeNi高熵合金涂层。采用X射线衍射仪对高熵合金粉末和涂层的相组成进行研究,采用扫描电子显微镜对高熵合金粉末及涂层的微观结构进行分析,使用维氏显微硬度计测得涂层的显微硬度,采用摩擦磨损试验机对涂层在不同载荷下的磨损行为进行研究。采用SEM和EDS对磨痕表面进行分析,采用XPS技术分析磨痕元素成分,利用三维白光干涉形貌仪测量涂层的磨损体积和表面粗糙度。结果 HVOF喷涂AlCoCrFeNi高熵合金涂层结构致密,相结构为BCC相,显微硬度达(536±34)HV0.2,约为35CrMo钢基体[(278±20)HV0.2]的2倍。随着载荷的增加,涂层的摩擦系数减小、磨损率增大。相同载荷下(6 N),涂层的磨损率约为基体的41%。HVOF喷涂AlCoCrFeNi高熵合金涂层的磨损失效机制为,低载荷下(2 N)主要为氧化磨损伴随着轻微的磨粒磨损;高载荷下(4、6 N)受到反复剪切应力出现疲劳磨损。结论 HVOF喷涂AlCoCrFeNi高熵合金涂层具有良好的抗磨性能,可以有效减轻磨损,有望应用于深地钻探钻具关键零部件的表面防护。     

304不锈钢表面冷喷涂TC4钛合金涂层性能研究

采用冷喷涂技术在304不锈钢表面制备了TC4钛合金涂层,通过扫描电子显微镜观察了涂层的形貌、组织结构,并利用电化学方法研究了涂层的腐蚀电化学特征。研究结果表明,冷喷涂制备的TC4钛合金涂层致密性存在较为明显的梯度现象,靠近基体的涂层密度明显高于表面;涂层喷涂过程没有出现明显氧化现象,与基体的结合强度可达20 MPa左右;涂层的耐腐蚀性能优于304不锈钢,可大大提升不锈钢材料在海洋环境中的耐点蚀性能。     

热处理对冷喷涂Fe涂层组织与性能影响研究

冷喷涂作为一种新型的涂层技术,在制备大部分金属涂层、金属陶瓷复合涂层方面有着巨大的潜力。本文采用冷喷涂在Al基体上制备了Fe涂层,并结合喷涂后热处理研究了涂层组织与性能特点。结果表明,所得Fe涂层的内部组织比较致密;受到喷涂过程中空气的影响,喷涂射流呈现亮流,所制备涂层表面有较大、较深气孔。在较低温度下热处理后Fe涂层的显微组织变化不明显,显微硬度明显降低;Fe涂层与Al基体之间形成约10μm厚度的金属间化合物层。     

冷喷涂硬质合金耐磨涂层研究进展

硬质合金涂层具有高耐磨性与高耐腐蚀性等优势,因此广泛应用于冶金等领域的耐磨、耐蚀防护中。采用传统热喷涂技术制备硬质合金涂层,其高温会导致涂层材料产生相变、氧化、脱碳等问题,从而损害涂层的服役性能。冷喷涂技术作为一种新兴的涂层制备技术,具有低温的特点,可避免传统热喷涂方法所带来的涂层质量问题,成为硬质合金涂层制备的潜在技术。在简述冷喷涂技术原理及其沉积机理的基础上,综述了冷喷涂制备硬质合金耐磨涂层(如WC-Co、WC-Ni、Cr3C2-NiCr等),以及影响涂层硬度、耐磨性等力学性能的主要因素,包括硬质相、黏结相的种类、含量和尺寸等。综合比较了冷喷涂与超音速火焰喷涂制备的硬质合金涂层的耐磨性能,分析了后处理(喷后热处理、搅拌摩擦处理)对冷喷涂硬质合金涂层耐磨性的影响。最后,提出了冷喷涂技术在硬质合金耐磨涂层制备方面的局限性,并对未来发展进行了展望。     

纳米颗粒对ZM5镁合金微弧氧化涂层耐磨和耐蚀性能的影响

目的 进一步提高ZM5镁合金微弧氧化(MAO)涂层的耐磨和耐蚀性能。方法 在镁合金表面制备了不含与含有SiC和CeO₂纳米颗粒的3种MAO涂层。使用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD),对MAO涂层的表面形貌和成分结构进行分析,通过摩擦试验测试了涂层的耐磨性能,通过极化曲线(Tafel)和电化学阻抗谱(EIS)测试了涂层的耐蚀性能。结果 含有SiC纳米颗粒的MAO涂层厚度、硬度分别提升了19.40%、86.56%,含有CeO₂纳米颗粒的MAO涂层厚度、硬度分别提升了3.74%、44.59%。含有SiC纳米颗粒的涂层孔隙率升高6.60%,而添加Ce O2使涂层的孔隙率下降23.90%。摩擦试验表明,不含纳米颗粒的MAO涂层磨痕深度为36.4μm,而含有纳米颗粒的涂层磨痕深度可以忽略不计。Tafel试验表明,CeO₂纳米颗粒可以显著降低MAO涂层的腐蚀电流密度,从1.41×10^-9 A/cm²降至5.72×10^-10...     

氧化石墨烯/硅烷自组装涂层对镁合金耐腐蚀和耐磨损性能的影响

目的同时改善镁合金的耐腐蚀和耐磨损性能。方法将镁合金表面进行羟基化处理,依次在1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷(BTSE)和氧化石墨烯(GO)溶液中浸渍,反复进行,得到一定层数的自组装涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)表征自组装涂层的形貌和组成。通过电化学测试、摩擦磨损实验,研究涂层对镁合金耐腐蚀、耐磨损性能的影响,并通过扫描电子显微镜、光学显微镜(OM)和表面轮廓仪,对磨痕形貌、深度和宽度进行了分析。结果自组装涂层表面有氧化石墨烯的层片状结构,最外层的双硅烷分子层将底层完全覆盖,涂层具有较好的致密性和完整性。由极化曲线可得,GO/BTSE涂层将镁基底的腐蚀速率由1.45×10~(-1)mm/a减小到1.43×10~(-2)mm/a,降低了一个数量级。电化学阻抗谱的等效电路拟合结果表明,GO/BTSE涂层将裸镁合金的电荷转移电阻由562.2Ω·cm~2增大到1559Ω·cm~2。另外,磨损实验结果表明,镁合金具有较大的摩擦系数,在0.32～0.42范围内波动。涂覆GO/BTSE后,样品的摩擦系数明显降低,在0.20～0.23范围内波动。自组装涂层有效降低了基底合金的磨损率,由3.51×10~(-3)mm~3/(N×m)减小到3.24×10~(-5)mm~3/(N×m)。结论双硅烷和氧化石墨烯之间通过氢键连接,能够有效提高层片之间的结合力,使涂层致密,并且能够显著改善镁合金的耐蚀和耐磨性。