ENM)电化学噪声法是通过测量工作电极和参比电极之间或两个相同电极之间产生的自发电流和(或)电压波动来分析、评价涂装金属防腐性能的方法。04氢渗透电流法氢渗透电流法是由日本大阪府立大学山川宏二教授等人发明,它应用涂层下阴极还原反应产物氢的渗透原理,通过测量氢的渗透量和变化规律,可确定涂层下腐蚀反应过程的难易程度,进而评价涂层耐蚀性和耐剥落性。四结论随着新型分析仪器和技术的出现,目前除了可以用上述方法进行观察和测量外,近年来也有用EDxA(能散X射线分析)、扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AMF)谱等对漆膜下金属表面层的变化进行深入的研究。对防腐蚀涂层防腐机理的深入探讨,有助于我们研制更理想的防腐蚀涂料及涂装技术。金属涂层失效通常分为如下2种:1.断裂起皮原因:金属涂层结合强度不好2.裂纹原因:材料选型问题,内应力过大@关于视觉纹路:直线状纹路只是金属涂层颜色发生了变化,属于正常现象(视觉纹路)视觉纹路不会引起生产问题金属涂层开机生产时均使用钢制刮刀,扬克缸在正常滚动工作时与钢制刮刀不断作用,就会产出视觉纹路金属涂层技术是通过在金属表面涂层达到使金属耐磨、抗腐蚀、耐高温、增加金属强度。近年该技术得到了高度重视。
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零部件材料的性质和状态等内在因素也对零部件的失效有重要影响,因此,在具体分析时,要把零部件工况条件与零部件性能要求以及不同基体材料与不同工艺、不同喷涂材料与不同喷涂工艺所制造的零部件性能结合起来,才有可能设计出高质量的、合理的涂层。粘结底层材料选择当需要在金属基体上喷涂陶瓷涂层工作层时,由于陶瓷涂层材料在化学键、晶体结构和热物理性能等方面与金属材料存在相当大的差别,有必要先在金属基体上喷涂一层合金粘结底层,提高表面陶瓷涂层与基体金属之间结合强度的同时,还可以缓解两者之间热物理性能的差别。在基体尺寸形状或结构难于进行喷砂或粗化处理时,也推荐采用粘结底层。此外,对于工作层虽然为金属,但其热物理性能与基体金属相差较大,或两者的润湿性很差时,也推荐采用粘结底层。1.常用粘结底层材料的性能要求一般来讲,作为粘结底层喷涂材料应具有以下四方面的性能特点:(1)与基体表面结合强度高,甚至能产生微区冶金结合。特别是具有“自粘结”效应的Ni-Al型复合粉末,在热喷涂过程中,Ni与Al能发生化学反应,生成金属间化合物,并释放出大量热量,甚至这一反应过程能够持续到粉末碰撞到基体表面时仍在进行。
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可优先选择电弧喷涂工艺。(2)喷涂陶瓷材料,特别是氧化物陶瓷材料或熔点超过3000℃的碳化物、氮化物陶瓷材料时,应选择等离子喷涂工艺。(3)喷涂碳化物涂层,特别是WC-Co、Cr3C2-NiCr类碳化物涂层,可选用高速火焰喷涂工艺,涂层可获得良好的综合性能。(4)喷涂生物涂层时,宜选用可控气氛或低压等离子喷涂工艺。3.以涂层经济性为出发点进行选择时。应尽可能选用电弧喷涂工艺。在喷涂原材料成本差别不大的条件下,在所有热喷涂工艺中,电弧喷涂的相对工艺成本比较低,且该工艺具有喷涂效率高、涂层与基体结合强度较高、适合现场施工等特点。几种主要热喷涂工艺的涂层特征及相对成本如表所示。几种热喷涂工艺性能及成本比较工艺电弧喷涂火焰喷涂HVOF等离子低压等离子喷涂孔隙率(%)1010~202~5结合强度很好一般极好很好~极好极好极好相对工艺成本.以能否进行现场施工为出发点进行工艺选择时,应优先电弧喷涂,其次是火焰喷涂,便携式HVOF及小功率等离子喷涂设备也可在现场进行喷涂施工。目前,还有人将等离子喷涂设备安装在可以移动的机动车上,形成可移动的喷涂车间,从而完成远距离现场喷涂作业。涂层结构设计在实际使用中。
冶金工业生产特征以及使用热喷涂防腐的优势 工业生产从矿石到金属材料,与采矿、运输、存储、粉碎、分级、排序、固液分离、压块、烧结、冶炼、铸造、冶炼等多渠道生产连接。 工序的每一个环节的设备在高磨损、高负荷、高温度和腐蚀,苛刻的工作条件等这些因素导致设备故障,使冶金工业造成国民经济的物质能量消耗巨大。 面对这种情况下,为了维持生产,每年必须消耗很多备用件,一些仍需进口。 大型钢铁企业,每年数亿元来支付这笔钱。 冶金生产的现代化,另一方面,是一个高度连续的过程,即使每个当时正在使用的生产设备过早失效,可能导致生产或生产带来巨大的经济损失。 高炉矿渣,例如,一些钢铁企业在中国,由于高温熔体侵蚀,使用寿命很短,每一个变化,高炉阻尼减压,多批炉料少,铸铁的量高导致耐腐蚀性能差。 企业转炉连铸生产线连铸辊,其寿命只有4000h/炉(200000 t),和类似的连铸辊是15000h/炉在日本,几乎四倍。 生产冶金行业有很多问题,如高温氧化、磨损和腐蚀介质,这些问题都是一种表面处理工作的失败,从热喷涂技术应该也可以寻求一个有效的解决方案。
冲刷腐蚀是由电化学腐蚀和机械冲刷过程所引起的材料加速破坏,由于腐蚀性物质存在时腐蚀和冲刷的联合作用所致。炼油厂、电厂、化工车间的一些阀、热交换器及各种旋转设备(叶轮、涡轮、泵等)极易发生冲蚀失效。图1为一个冲蚀失效的某核电站海水冷却泵叶轮(图中箭头所指为冲蚀较严重部位),叶轮材料为0Cr18Ni9(304不锈钢)。图1.发生冲刷腐蚀失效的海水冷却泵叶轮用于抗冲蚀的材料应该同时具有优异的耐蚀性和耐磨性。早期的选材多集中于一些耐蚀性较优的材料,如不锈钢、铜合金等。但较高的成本和较低的抗冲刷性限制了这些材料作为抗冲蚀材料的应用。鉴于冲蚀多发生于零件的表面或局部部位,在低成本的材料表面喷涂不同类型的陶瓷或金属涂层是一种不错的选择。除了可利用这些高硬度的涂层提高其耐冲刷性外,涂层还具有易修复性。超音速火焰喷涂(HVOF)是20世纪80年代兴起的一种热喷涂技术,由于在喷涂时提高了熔滴射流速度并降低了颗粒的过热程度,所制备的涂层具有高硬度、孔隙率低、抗磨损性好等优点,多用来制备耐蚀、耐磨及耐蚀/耐磨合金涂层。HVOF制备的WC-Co-C涂层具有较高的抗冲刷性,但耐蚀性有待提高。
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Leed等人提出在金属粘结层和热障涂层之间增加阻止氧扩散涂层,并在金属粘结层和阻止氧扩散涂层、热障涂层和阻止氧扩散涂层之间增加梯度过渡层,以阻碍氧扩散到金属粘结层,形成脆性的金属-陶瓷界面,4.梯度结构在热障涂层中,由于粘结层金属和氧化锆陶瓷的热膨胀系数差异较大,这种差异将导致涂层内应力过大,并且在热循环条件下常发生陶瓷涂层的早期破坏。为了减小内应力,提高涂层与基体的结合强度,材料科学家开始在常规热障涂层中引入功能梯度材料制备技术。日本学者新野正之、平井敏雄和渡边龙三首先提出了FGM的概念,与此同时,中国学者袁润章等也提出了FGM的概念,并率先在国内开展了这方面的研究。FGM的设计思想是针对两种或两种以上性质不同的材料,通过连续改变其组成、组织、结构与孔隙等要素,使其内部界面消失,得到性能呈连续平稳变化的新型非均质复合材料。借助功能梯度材料的概念,使热障涂层结构梯度化,相应地,热膨胀系数将沿涂层厚度方向逐渐变化,从而缓和涂层制备过程中和热循环使用过程中产生的热应力。梯度功能材料为金属/陶瓷涂层材料无法解决的热应力缓和问题提供了一种有效的方法,这为热障涂层的应用带来了令人兴奋的前景。
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