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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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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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。
当金属表面氧气浓度超过一定量时,可将金属表面发生氧化反应所生成的Fe2+氧化成Fe3+,Fe3+`再同金属表面发生还原反应所得到的OH-反应,形成Fe(OH)3沉淀而沉积在金属表面形成致密层,阻止了进一步腐蚀,这叫做钝化。03牺牲阳极保护作用考虑到电化学腐蚀因素,在涂料中加人一些比被保护基体更活泼的金属粉(电极电位比被保护介质高),如锌粉作填料,当电解质渗入到被防护金属表面发生电化学腐蚀时,涂料中的金属就作为牺牲阳极而被溶解,使得基体金属免遭腐蚀。三评定有机涂层防腐性能的方法目前除***采用的常规测试方法,如盐雾试验、湿热试验、浸渍试验和耐侯试验外,还采用直流电化学测试、交流阻抗谱法、电化学噪声法、氢渗透电流法等。下面分别介绍。01直流电化学法涂层钢板防腐蚀性的直流电化学法测试法分为电位/时间法、直流电阻法、极化曲线法和极化电阻法等。这些方法主要用在实验室研究中,并不适宜用来评定涂层钢板的耐蚀等级。02交流阻抗谱法(EIS)上述直流电化学法测试法是迫使离子以一种方向透过漆膜,这样会引起涂层钢板腐蚀加速或减速,而交流阻抗谱法避免了此缺点,使用交流阻抗谱法可以得到涂层在不同交流频率下的阻抗和电容值,以及涂层下金属界面的信息。03电化学噪声法。
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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该团队使用这台拍摄速度每秒可到达3亿帧的相机观察类似于向材料表面喷镀金属涂层的喷漆工序。虽然类似的喷漆工序在不同行业中被***使用,但到目前为止,它们的特征、特性都是由实际操作经验而被总结得出的,Schuh教授道出了其中的原因,“因为喷涂工序的进行速度太快了,我们无法对其进行观测,因此也无从得知究竟发生了什么,没人能看到粒子撞击到材料表面并粘着的瞬间,这使得研究人员一直在争论当金属粒子撞击材料表面时,它们是否会熔化材料表面。而这项新技术意味着研究人员可以观察到粒子的撞击和粘附瞬间并对其进行研究。”利用高速照相机所拍摄的新图像表明,在某些情况下,被喷涂的金属粒子确实会熔化材料表面,同时阻碍粒子的粘附。研究人员还发现,这些金属粒子发生反弹离开材料表面的时间要比表面完成凝固的时间短,这表明当粒子离开时,被喷射表面仍处于熔化状态。(此处应有哥虽然已经退出江湖,但是江湖上还有哥的传说表情包.jpg)当工程师发现涂层材料粘合性能不佳时,他们可能会通过增加喷射速度或提高温度的方式以增加材料表面熔化的几率。但这项新研究结果表明使材料表面熔化并不能提升粘合性,同时会造成适得其反的效果。
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