Ni-Cr系列热喷涂材料电极电位对比研究

Ni Cr-Cr_3C_2、Ni60B及0Cr19Ni9是三种包含Ni-Cr的热喷涂材料,主要用于电站锅炉受热面防腐蚀治理。为了从电化学的角度出发,更加深入地探讨热喷涂涂层的高温腐蚀机理,对三种喷涂材料的电极电位进行了测试。采用线形回归方法,推断出650℃时三种喷涂材料的电极电位与离子浓度的关系。结果表明:650℃离子浓度相同时,Ni-Cr系列热喷涂材料的电极电位由高到低分别为Ni60B、NiCr-Cr_3C_2和0Cr19Ni9。Ni60B与NiCr-Cr_3C_2的电极电位始终高于20钢;当0Cr19Ni9离子浓度等于0.3299 mol/L时,其电极电位与20 g钢相等。     

用于燃气锅炉低碳钢耐冲蚀—腐蚀磨损的双层热喷涂层

为防护发电厂锅炉的热交换器管道的腐蚀冲蚀磨损,研究开发了一种热喷涂层涂层（高速火焰喷涂Cr3C2/TiC-25NiCr涂层＋电弧喷Ni21Cr9Mo35Nb涂层）,在锅炉管道上实际应用两年后,对这种双涂层进行冲蚀试验和金相分析,并对其性能进行讨论。结果发现,燃烧电弧喷涂Ni21Cr9Mo3.5Nb涂层在高硫及环境中是一种良好的防护涂层。     

涂层开裂对几种热喷涂涂层抗蚀效果的影响

研究了涂层开裂对高速火焰喷涂Ni-Cr/Cr3C2、高速火焰喷涂Ni60B/WC、高速电弧喷涂Fe-Al/Cr3C2、高速电弧喷涂FeCrAl四种涂层抗蚀效果的影响.研究结果表明,涂层开裂导致不同涂层的抗蚀效果有不同程度的下降;基体暴露在外进而被腐蚀是抗蚀效果下降的主要原因;基体被暴露的面积不同是抗蚀效果下降程度不同的直接原因.和涂层开裂和涂层抗蚀效果的影响的研究有待于进一步深入.     

WC涂层对40Cr密封体材料抗磨损性能的影响

密封体材料在服役工况下易因磨损、腐蚀损伤而导致密封失效。采用在密封体表面制备耐磨涂层的方法可有效提高密封体的耐磨性能。本研究选用40Cr钢为密封体基体材料,WC陶瓷和Ni60+WC陶瓷为涂层材料,采用等离子喷涂的方法制备涂层材料,测试了涂层厚度、硬度,分析了涂层与基体材料的界面结合特性,对基体材料和涂层材料进行了两体磨损试验,分析了试验材料的磨损机理。研究结果表明:WC涂层和Ni60+WC涂层表面硬度高,涂层厚度均超过1 000μm,且与基体间结合良好;与基体40Cr相比较,两种涂层在销盘磨损试验中因高硬度WC陶瓷的存在表现出良好的耐磨性,WC涂层磨损抗力是40Cr基体的1.9倍,Ni60+WC涂层磨损抗力是40Cr基体的2.5倍,且Ni60+WC涂层因含金属Ni致使涂层脆性降低,耐磨性最优。     

几种高速电弧喷涂层高温冲蚀磨损性能

用高速电弧喷涂技术制备出用于热电厂抗高温冲蚀磨损的FeCrAl／WC、FeCrNi／WC、Fe3Al和Fe3Al／WC复合涂层。研究了涂层在不同的温度和冲蚀角度下的高温冲蚀磨损性能。结果表明，温度和攻角对Fe，Al／WC、FeCrAl／WC涂层的冲蚀行为有较大影响；在650℃棱角状石英砂磨粒冲蚀条件下，Fe3Al、Fe3Al／WC、FeCrAl／WC复合涂层的抗冲蚀磨损性能明显优于G20钢，FeCrAl／WC涂层具有最好的全攻角冲蚀磨损抗力，可以作为燃煤锅炉管道的抗高温燃气-飞灰高温冲蚀磨损的防护涂层。     

两种Ni基喷涂层微观组织及性能的研究

利用AC-HAVF喷涂技术在水轮机叶片材料0Cr13Ni5Mo不锈钢上制备Ni67、Ni60/WC涂层,对两种涂层的微观组织及冲蚀磨损、空蚀性能进行研究.结果表明:涂层主要由Ni-Fe固溶体以及Cr0.19Fe0.7,Ni0.11,Cr26C3,CrB2等相组成,Ni60/WC涂层中还含有WC、M6C(Ni2 W4C或Fe3W3C)等硬质相;涂层与基体结合很好,两种涂层的孔隙率都很低,具有很高的结合强度和硬度;两种涂层的冲蚀磨损性能优异,磨损失重约为0Cr13Ni5Mo基体的20%,较基体有很大程度的提高,但耐空蚀性能较差,低于基体,耐空蚀性能有待提高.     

热喷涂合成Fe3Al基涂层的高温摩擦学特性

采用自制的新型热喷涂粉芯丝材和高速电弧喷涂技术成功制备出Fe3Al金属化合物基合金涂层，对涂层的组织、成分和相结构进行了初步分析，并测试了涂层在室温至650℃的摩擦学特性。结果表明：Fe3Al涂层的基体相由含29％Al(摩尔分数)的Fe3Al和FeAl二相混合物组成，Fe3Al／WC涂层基体为Fe-26％Al(摩尔分数)合金；添加少量WC硬质相的Fe3Al／WC涂层具有良好的高温减摩特性和耐磨性，450℃和650℃其相对耐磨性分别比20g钢高1．92倍和9．23倍；WC／W2C硬质相对Fe3Al基体的强化作用，以及涂层表面形成具有自保护作用的高硬度致密氧化膜是Fe3Al／WC涂层高温耐磨性提高的主要原因。     

高频感应熔覆WC增强Ni60合金涂层性能研究

采用高频感应熔覆方法在Q235低碳钢基体上制备了不同含量的WC增强Ni60A合金复合涂层.利用SEM和XRD分析了涂层的显微组织和相结构,并进行了耐磨性试验.结果表明,复台涂层中主要由WC、W2C、Cr7C3、Cr23C6、Cr2B、Ni2B、Ni3Si及Ni3Fe等相组成,并与基体实现了冶金结合.在相同试验条件下,涂层的硬度和耐磨性随WC含量的增加而提高,加入WC涂层的相对耐磨性为Ni60A涂层的2-6倍,当WC加入量为50%时涂层的耐磨性最好,为Ni60A涂层的6.5倍.涂层的磨损机制主要为轻微的塑性切削和硬质相的脆性剥落.     

激光重熔镍基合金复合涂层组织和性能

研究了激光重熔Ni60 20% WC喷涂层的组织和性能,通过对涂层显微组织、硬度、耐磨性等试验的结果分析表明:火焰喷涂后的Ni基WC喷涂层经激光重熔处理后,涂层中有新的硬质相和共晶组织形成,WC均匀地分布在涂层中.涂层中除了包含γ固溶体外,还有WC,W2C,Ni3B,CrB,Cr7C3,Cr23C6,Cr2B,(Fe,Ni)23C6等硬质相和化合物.这些化合物有效地改善了涂层的组织和性能,得到了硬度和耐磨性较好的喷涂层.涂层表面的硬度值可以达到HRC60,涂层截面的显微硬度可以达到800 HV.     

稀土对真空熔结镍基金属陶瓷复合层成分和硬度分布的影响

研究了真空熔结镍基金属陶瓷复合涂层纵截面的微观组织形态、化学组成、相结构，及合金元素与显微硬度的分布特征。结果表明：稀土（Ce＋La）消除了Ni60＋WC涂层中的针状相，改变了析出相的分布形态，增加了熔合带的宽度。稀土改变了涂层的化学组成，提高了Ni、Cr、Si和W的含量；降低了Fe的含量。Ni60＋WC＋RE涂层还析出了新的Cr3Ni5Si2相。两种Ni60＋WC复合涂层显微硬度的最大值都出现在距涂层表面的0．2mm处，稀土明显地提高了复合涂层的显微硬度。     

NiCr基锅炉管道涂层材料抗高温氧化性能的研究

设计及采用亚音速喷涂工艺制备了锅炉管道NiCr--Cr3C2涂层；评价了它的抗高温氧化特征，并与20G锅炉钢及目前广泛使用的NiCrTi涂层进行了对比；采用扫描电镜以及X衍射仪等对氧化产物的形貌和相组成进行了分析，探讨了NiCr-Cr3C2及NiCrTi涂层的抗高温氧化机理。     

Microstructure and properties of AC-HVAF sprayed Ni60/WC composite coating

A Ni60/WC coating was deposited on 0Cr13Ni5Mo stainless steel substrate by the actived combustion-high velocity air fuel (AC-HVAF) technique. The structure and morphologies of the Ni60/WC coating were characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM), and the wear resistance and corrosion resistance were studied. The results showed that the AC-HVAF spraying was seen as the pre-eminent process for the deposition of Ni60/WC coating. Due to low particle heating and high particle velocity in the HVAF process, WC phase remain almost unchanged after spraying. The tribological behaviors were evaluated by using a HT-600 wear test rig. Under the same conditions, the worn volume of 0Cr13Ni5Mo stainless steel was 10.43 times more than that of the coating. The wear mechanism was mainly fatigue wear. A series of the electrochemical tests was carried out in a 3.5 wt.% NaCl solution in order to examine the corrosion behavior. Mechanisms for corrosion resistance were discussed.     

不同(Mo+B)/(Ni+Cr)质量比的原位合成MoB/NiCr涂层的组织结构与性能

采用超音速火焰喷涂技术沉积含3种不同(Mo+B)/(Ni+Cr)质量比（1:1,2:1和3:1）的Mo-B-Ni-Cr球磨复合粉末以原位反应制备获得MoB/NiCr涂层。采用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）分析了MoB/NiCr涂层的组织结构和物相。同时讨论了不同(Mo+B)/(Ni+Cr)质量比对涂层的组织结构、硬度、结合强度和耐腐蚀性能的影响。研究结果表明,(Mo+B)/(Ni+Cr)质量比为1：1的MoB/NiCr涂层孔隙率最低及涂层厚度最大。在3种涂层中均原位反应生成了Mo₂NiB₂三元硼化物,且随着(Mo+B)/(Ni+Cr)质量比的增加,涂层中三元硼化物含量随之增加,涂层的硬度值增加,结合强度反而随之降低;由于涂层中三元硼化物的原位生成,MoB/NiCr涂层的硬度值均高于316L不锈钢基体。通过能谱和XRD分析发现,经过360 h熔融锌腐蚀试验后,涂层表层中没有发现锌元素及其金属间化合物,然而随着(Mo+B)/(Ni+Cr)质量比的增加,涂层的孔隙率增加及厚度降低。最后,综合分析可得,相比其他涂层,(Mo+B)/(Ni+Cr)质量比为1:1的MoB/NiCr涂层具有更好的耐熔融锌腐蚀能力。     

AC-HVAF喷涂Ni60/WC复合涂层组织及性能研究

利用活性燃烧高速燃气(AC-HAVF)喷涂技术在0Cr13Ni5Mo不锈钢上制备了Ni60/WC复合涂层,研究了其微观组织及耐磨耐蚀性能.结果表明:涂层主要由Fe-Ni固溶体以及Cr0.19Fe0.7Ni0.11,WC,M6C(Ni2W4C或Fe3W3C),Cr26C3,CrB2等相组成;涂层与基体结合很好,涂层的孔隙率约为2.5%;WC,M6C,Cr26G3,CrB2等硬质相弥散分布于涂层中,部分区域硬质相达到了200～800 nm;涂层硬度分布不均匀,平均硬度为685HV;涂层具有优异的耐磨耐蚀性,其磨损体积是0Cr13Ni5Mo不锈钢的1/8.8,平均腐蚀速度是0Cr13Ni5Mo不锈钢的1/2;涂层的磨损机理以疲劳磨损为主,弥散分布的硬质相是涂层硬度以及耐磨性提高的主要因素.     

铬锆铜表面等离子喷涂Cr3C2p/NiCr涂层的组织与性能

采用等离子喷涂技术在铬锆铜(CrZrCu)基体表面制备了Cr3C2 p/NiCr涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)等仪器研究了涂层的显微组织及结构,采用磨粒磨损试验机对Cr3C2 p/NiCr涂层与电镀NiCo层的磨损性能进行了测试比较。结果表明:涂层组织呈片层状结构,在NiCr合金片层上分布着未熔的Cr3C2和Cr7C3、Cr2Ni3、CrNi析出相。与电镀Ni-Co镀层相比,Cr3C2 p/NiCr涂层具有较高的硬度和耐磨粒磨损性能,其磨损量仅为电镀层的35%。     

铁铬铝、高铬镍、45CT涂层的抗热冲击和耐冲蚀性能的研究

模拟电厂锅炉四管壁实际工作环境，对超音速电弧喷涂铁铬铝、高铬镍、45CT涂层的抗热冲击及耐冲蚀的性能进行了试验研究，研究得出铁铬铝、45CT具有良好的抗热冲击、耐冲蚀性能，它们能满足电厂锅炉的实际需要。     

超音速火焰喷涂Cr3C2/NiCr涂层抗加沙空蚀性分析

采用HVOF技术在1Cr18Ni9Ti不锈钢基体上制备了Cr3C2/NiCr涂层,借助XRD,TEM,SEM等方法分析了涂层的组织形貌及相组成.以1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢作为对比材料,用磁致伸缩空蚀仪配备扬沙装置测试了涂层在清水以及含沙水中抗空蚀性能.结果表明,涂层呈层状结构,含有未熔颗粒和少量孔隙,涂层由Cr3C2,Cr7C3,Cr23C6及NiCr等相组成;在清水试验中,1Cr18Ni9Ti不锈钢抗空蚀性能良好,与空蚀过程中1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢产生加工硬化有直接关系;在含沙40 kg/m3试验水中,Cr3C2/NiCr涂层呈现出较好的抗空蚀性能,与涂层自身相组成以及较高硬度有关.Cr3C2/NiCr涂层破坏总是从孔隙等薄弱环节开始,而1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢的破坏起始于晶界和孪晶界.     

Microstructures and erosion resistance of plasma-sprayed WCp/NiCrBSi composite coatings

WCp/NiCrBSi composite coatings have been deposited by plasma spraying with the mixed powders of WC-12Ni and NiCrBSi. The coatings consist mainly of WC, γ-Ni, Ni3B, CrB, Cr2B, M7C3, M23C6 and W2C phases. The W2C content increases with increasing WC mass fraction in the powders. The porosity and microhardness of the coatings are related to the coating WC content. The excessive WC results in decreasing the microhardncss due to increasing the porosity. The WCp/ NiCrBSi coating with 35 % WC mass fraction powder has more excellent erosion resistance. With an increase of impact angles from 15°to 90°the erosion rate of the coating increases, the erosion rate at 15°impact angle being approximately two times lower than that at 90°impact angle. Based on the wear morphology of the coatings at different impact angles, the wear mechanisms were discussed.     

Corrosion of coating materials in oxidizing and hydrogen chloride containing atmospheres

The boiler tubes in waste incinerator plants and power plants are mainly corrosive strained. This paper presents the corrosion behaviour of various coating materials in two corrosive atmospheres at 500°C. In a first test, Ni‐based materials applied by High Velocity Oxygen Fuel Flame (HVOF)‐spraying and Atmospheric Plasma Spraying (APS) as well as Cr‐based materials obtained by diffusion coating process are tested in oxidizing atmosphere with water saturation. The results of the corrosion test in this H₂O‐O₂‐N₂‐atmosphere show that NiCr applied by HVOF is less oxidized than that applied by APS‐coating, whereas NiCrBSi coating by APS shows higher resistance than that applied by HVOF‐spraying. The diffusion coating of Cr/Si is better than that of pure Cr. In a second test, metallic Mo and W‐based materials applied by thermal spraying are tested to verify their corrosion resistance in HCl‐H₂O‐O₂‐N₂‐atmosphere. It is shown that pure Mo applied by APS on 13 CrMo 44 and WCrNi sprayed on 15 Mo 3 by HVOF as well as on 13 CrMo 44 show relatively high corrosion resistance, whereas Mo sprayed by APS on 15 Mo 3 is not resistant. Both tungsten‐cobalt‐chromium mixtures show extremely high oxidation rates. Base materials in both tests were the standard boiler tube materials 15 Mo 3 and 13 CrMo 44. But even the low corrosion rates of the best materials in these tests are higher compared to those of materials already presented by Cha et al. in an earlier paper.