【热喷涂与冷喷涂技术】大连海事大学杨德明副教授团队:基体温度对等离子喷涂铁基非晶合金涂层耐磨耐蚀性的影响

科技   科技   2024-12-04 17:00   重庆  

01
背景与意义

为探究基体温度对铁基非晶涂层耐磨及耐蚀性的影响。大连海事大学杨德明副教授团队采用大气等离子喷涂技术,在3种不同基体温度(平均约为90、380、650 ℃)条件下制备铁基非晶涂层,分析非晶粉末颗粒的铺展形貌,研究基体温度对涂层的非晶含量、氧化程度、显微硬度、孔隙率及相组成的影响,并分析3种涂层在载荷3、5、9 N下的摩擦学性能,以及在质量分数3.5%的氯化钠溶液中的电化学性能。随着基体温度的提高,涂层的氧化程度逐渐加大,非晶含量逐渐下降,显微硬度先上升后下降,在380 ℃时达到最大值。受到非晶粉末颗粒在不同温度基体上铺展形貌的影响,涂层的孔隙率随着基体温度的提高呈先上升后下降的趋势,液滴在基体上延展得越剧烈,涂层的孔隙率越高。在380 ℃下制备的非晶含量为86.7%的涂层具有最小的孔隙率(0.64%)和最高的显微硬度(1001.46HV0.3),且在载荷3、5、9 N下的比磨损率最低,主要原因是基体温度降低了非晶含量,同时降低了孔隙率,提高了显微硬度,细晶强化增强了涂层的耐磨性。在380 ℃时涂层在氯化钠溶液(3.5%)中也表现出最低的自腐蚀电流密度(Jcorr=3.39×106A/cm2),其原因为低孔隙率的涂层在腐蚀过程中不易为腐蚀介质提供侵蚀通道,遏制了点蚀的发生。相较于较低或较高的基体温度,在适中的基体温度(380 ℃左右)下制备的涂层具有更好的耐磨性能及耐腐蚀性能,这为制备高性能的非晶涂层提供了理论依据。

关键词:大气等离子喷涂;非晶涂层;基体温度;铺展形貌;耐磨;耐蚀

图文导读


结论

1)在3种基体温度(平均约为90380650 ℃)下,采用大气等离子喷涂制备了铁基非晶涂层。随着基体温度的提高,氧化和第二相析出逐渐加大,涂层的非晶含量逐渐下降,显微硬度先上升后下降。受到非晶粉末颗粒在不同温度基体上的铺展形貌的影响,涂层的孔隙率呈先上升后下降的趋势。

2)在耐磨性方面,380 ℃涂层的COF值和比磨损率在3种载荷下均最低,在5 N载荷下其COF值为0.44,比磨损率仅为0.24×105 mm3/(m·N),磨损机制主要以氧化磨损为主,以黏着磨损为辅。原因:基体温度的提高降低了涂层的非晶含量和孔隙率,提高了涂层的显微硬度,而结晶度的提高起到了强化作用,使得片层间的结合键不易被破坏,且不易剥落,更易抵抗黏着磨损。

3)在耐蚀性方面,380℃涂层在质量分数3.5%的氯化钠溶液中表现出较低的Jcorr和较高的Ecorr。这是由于其晶体相析出较少,非晶含量占比为86.7%,且涂层具有更致密和最低孔隙率的结构,在腐蚀过程中不易为腐蚀介质提供侵蚀通道,且相邻的腐蚀断裂和裂纹不易连接成片,从而提高了涂层的耐腐蚀性能。

文章信息

该文章发表在《表面技术》第53卷第19期。

引文格式:王红哲, 杨德明, 赵中杰, 等. 基体温度对等离子喷涂铁基非晶合金涂层耐磨耐蚀性的影响[J]. 表面技术, 2024, 53(19): 201-211.

WANG Hongzhe, YANG Deming, ZHAO Zhongjie, et al. Effect of Substrate Temperature on Wear and Corrosion Resistance of Plasma Sprayed Iron-based Amorphous Coatings[J]. Surface Technology, 2024, 53(19): 201-211.

DOI:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2024.19.019


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编辑| 邓李旸

审核| 汪   潇

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