太阳紫外线被认为是导致降解的**重要因素。通常认为金属涂层的光降解机理是自由基反应机理。自由基-产物自由基浓度通常是非常低的稳态值,因此基于分子遇到的机会,自由基和自由基更容易被遇到,因此上述反应不断进行。在金属涂层老化性能检测中,我们发现一些小分子,如酮,醇,酸等,这些小分子很容易被水冲走。由于组合物的不断损失,涂层收缩并且厚度减小,这容易导致涂层脆化和开裂。如果涂料含有颜料,涂料聚合物的损失将有效地增加涂料表面上颜料的体积浓度。结果,表面层相对脆,内层更有弹性,这使得涂层的表面层粉化并深裂。虽然光致自由基降解可以被认为是解释一些小分子量氧化物源,但是不可能分辨出分子中的哪种特定反应,导致产生的小分子量氧化物,例如过氧化物,乙醛和酮。二、金属涂层检测失效原因-水降解老化问题由于涂层在室外大气环境中受到阳光中紫外线的作用而降解,因此它也会受到来自不同通道的水的水降解反应。如果涂层中存在一组酯,醚,醇,胺等,则涂层更可能水解。拜恩工程师认为在树脂体系的固化位置容易发生水降解,导致涂层老化。对金属涂层检测后发现,使用三聚氰胺作为交联剂在老化过程中起着非常重要的作用。还发现在潮湿的环境中。
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HVOF制备的625合金涂层、镍铝青铜涂层、Ni-Cr-Mo-Si-B合金涂层等具有较高的耐蚀性,但耐磨性受限[1-5]。非晶态合金由于不存在晶体材料的晶界、缺点、偏析和析出物等缺点,表现出许多晶态金属所不具备的良好力学性能、优异的耐腐蚀和耐磨性,受到***关注。铁基非晶合金具有较强的非晶形成能力,在保持优异**度、高硬度和耐蚀性的同时,又具有较高的性价比,但较差的塑韧性使其作为一种涂层材料更具应用前景[6-7]。HVOF制备的铁基非晶涂层孔隙率较低,对提高耐蚀性有利。由于在热喷涂过程中,涂层增加到一定厚度,晶化和氧化难以避免,但晶化有利于提高其硬度,对提高耐磨性有利[8-11]。但这种具有优异的耐蚀性和耐磨性的铁基非晶涂层在含沙海水介质中的抗冲蚀性能如何还不得而知。硬质合金涂层是利用涂层方法(如化学气相沉积、物***相沉积等)在硬质合金刀片的表面上涂覆的耐磨的TiC或TiN等薄层。因于其有高的硬度、强度和耐磨性,则被誉为“工业的牙齿”,可用于制造切削工具、***、钻具和耐磨零部件,***应用于**、航空航天、钻井、矿山工具等领域。然而硬质合金的强度和硬度无法同时满足现代工业合金的发展需要,故可提高硬质合金耐磨性的涂层应运而生。
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该技术的成熟和应用具有较大的推广价值。通过涂层可以使动车、高铁可动部件、飞机发动机叶片使用寿命**增加。新的研究结果发现了在喷涂金属涂层时使金属粒子粘附于材料表面的比较好手段,出人意料的是,对被喷涂的材料表面进行熔化不但不会有助于金属粒子的粘附,反而会起到适得其反的效果。我们可以通过两种手段将两块金属接合在一起,即将熔化两块金属的接合面或在这两种金属间使用另一种熔融的金属进行接合。在其凝固后,金属就被牢牢地接合在一起。但麻省理工学院的研究人员发现,在某些情况下,熔化对金属间的接合起着适得其反的阻碍效果。[分割线]这项一反常理的发现可能会对某些涂层工序的设计或3D打印造成巨大影响,因为两者都需要将材料持续地粘合在一起。这项研究由两位博士后MostafaHassani-Gangaraj和DavidVeysset,以及KeithNelson和ChristopherSchuh教授共同展开研究。Veysset开发了一款搭载高速相机的光学设备,该相机配有16个**的电荷耦合器件成像芯片,能在3纳秒内记录图像。这款相机拍摄速度非常快,能够以超音速的速度追踪记录被喷射到材料表面上的单个粒子,而这在之前是不可能做到的。
化学和物理的蒸汽喷涂涂层需要很高的投资,很高的加工费用,并且只限于很薄的涂层和小元件。 在可以用于不受元件尺寸和涂层厚度限制、对元件进行喷涂的热喷涂方法中,火焰喷涂经常生成一种带有氧化物杂质的多孔涂层。 等离子喷涂,特别是如果在一个真空或大气室中进行,将会产生一层致密均匀的涂层,但其费用昂贵,因此在使用上受到了限制。 高速爆涂***可以在基体上喷涂致密的陶瓷涂层,但这样的设备、喂料粉末和加工过程都是非常昂贵的。
这种结构涂层在实际应用中所占的比例也较大,也是**常用的热喷涂涂层结构之一。两种涂层可采用同一种热喷涂工艺方法来完成,如采用单一工艺方法,如普通火焰、喷涂或等离子喷涂来分别喷涂两种涂层,也可采用不同的热喷涂方法来完成,如可采用电弧喷涂粘结底层,再采用等离子喷涂表面工作层;或先采用超音速火焰喷涂粘结底层,再采用等离子喷涂表面工作层,该组合是目前飞机发动机用热障涂层的典型工艺。3.多层结构多层结构是指涂层层数达三层或三层以上的涂层结构,在实际应用中并不常用,只在特殊工况条件下才采用。有的多层结构通过采用多种成分涂层来满足一种性能要求,例如,为了开发出能够满足柴油发动机用的长寿命厚热障涂层,Robert等采用了热膨胀系数非常接近的三层结合底层来降低涂层热应力,其涂层结构如图所示,各层涂层的热膨胀行为如右图所示。由于基体材料4140、NiCrAlY、FeCrAlY、FeCoNiCrAl和ZrO2-Y2O3之间膨胀系数属于逐渐变化的,从而可以大幅度减小ZrO2-Y2O3涂层与基体之间的热膨胀不匹配性,从而达到减小热应力、延长使用寿命的目的。多层结构示意图有的多层结构则具有多种功能,例如,为了***提高汽轮机用热障涂层的使用寿命和工作可靠性。
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在世界上的各个工业部门,许多机械装置在其正常的使用过程中,受到由磨蚀、剥蚀和/或腐蚀引起的磨损作用。工业界花费了极大的费用,对在不起化学作用和腐蚀性工作环境下,由于过度磨损而过早报废的元件进行替换。许多元件如果用较硬的耐腐蚀材料制造,其使用寿命可以长一些,但是,这样的做法却经常由于花费过高而受到阻碍,这是因为花费的高低正是成功与失败之间的区别所在。 许多方法都可以用于在工业元件上进行表面硬化或喷镀耐腐蚀和磨损的材料。相当老的已知方法是扩散处理、氮化和碳化铁基材料。使用这样技术的缺点是,这样的技术需对元件进行升温。成都氮化钛涂层哪家强
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