低碳钢表面火焰喷涂复合涂层的耐腐蚀性能研究

2012年1月内蒙古科技与经济Januar y2012　第2期总第252期Inner M o ngo lia Science T echnolo gy&Economy N o.2T o tal N o.252三种F e-Al/SiC复合涂层的冲蚀性能研究X孙志娟(内蒙古机电职业技术学院,内蒙古呼和浩特　010070) 摘　要:本文采用20钢为基体,依据SiC添加量的不同,利用高速火焰喷涂技术制备出Fe-25Al/ 7SiC、F e-25Al/11SiC、Fe-25Al/15SiC三种铁铝金属间化合物复合涂层,比较研究了涂层的抗冲蚀磨损行为。

利用扫描电镜分析涂层冲蚀后的表面形貌。

结果表明:Fe-Al/SiC复合涂层具有较好的抗冲蚀磨损性能,对基体可以进行有效的防护。

其中,F e-25Al/11SiC复合涂层的抗冲蚀磨损性能最优;在90°攻角冲蚀的情况下,涂层的冲蚀失重随着温度的升高而减少;增强相SiC和CeO2的添加有效地提高了涂层的抗冲蚀性能。

关键词:高速火焰喷涂;F e-Al/SiC复合涂层;冲蚀磨损 中图分类号:T G174.4 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(2012)02—0071—02 铁铝金属间化合物不包含Ni,Cr等战略性合金元素,抗氧化和抗硫化性能好,多种介质中的抗腐蚀性好、密度低、原料成本低,是一种理想的高温结构材料[1]。

然而,Fe-Al基合金的室温低塑性和低断裂抗力严重限制了它在工程上的推广使用。

大量的研究发现,在F e-Al基合金中加入连续(如长纤维)或非连续的增强相(如短纤维、晶须及颗粒等),通过调节合金内部的应力分布、阻止裂纹扩展和充分发挥增强相的作用,能使其具有更好的综合性能[2]。

用SiC纤维、晶须、颗粒作为增强相,提高F e-Al基合金的各项性能还是很新的一个方向。

1　试验材料与方法1.1　试验材料选择20钢作为基体材料。

三种Fe-Al/SiC复合涂层的具体成分配比见表1。

采用火焰喷涂技术在316L不锈钢表面制备Ni55A合金涂层，对涂层分别进行火焰重熔和真空重熔处理，分析了重熔处理对涂层微观形貌、硬度分布和孔隙率的影响。

结果表明：火焰重熔和真空重熔可将火焰喷涂涂层的孔隙率从 4.2%分别降低到0.34%和0.86%，并将基体与涂层界面处的结合状态由机械结合变为冶金结合；与火焰重熔相比,真空重熔后涂层与基体界面处的扩散层厚度更大，组织更粗大，孔隙形状更加不规则；火焰重熔和真空重熔后涂层的平均硬度分别提高了60,15HV，火焰重熔后涂层的硬度较高且硬度波动较小。

1 试样制备与试验方法基体材料选用316L不锈钢，加工成直径为18cm的钢球用于后续喷涂；涂层材料选用Ni55A镍基自熔合金粉末，粒径在50~100μm。

用酒精对316L不锈钢基体表面进行冲洗，以去除油污及其他杂质，然后放入自动控温炉中进行预热，温度控制在200℃左右。

使用涂喷焊两用炬进行火焰喷涂，调节氧气压力为0.5MPa，乙炔压力为0.15MPa，火焰喷距为150mm，采用90°垂直喷凃，冷却至室温后分别进行火焰重熔和真空重熔处理。

选用SCR系列氧-乙烷重熔炬对涂层进行火焰重熔处理，调节火焰喷距为150mm，喷枪移动速度为5cm·min-1，以试样表面出现“镜面反光”的熔化现象作为停止火焰重熔的准则。

使用加压气冷真空烧结炉对涂层进行真空重熔处理，将真空炉抽真空到10Pa后，升温到1050℃保温10min，升温速率为8~15℃·min-1，随炉冷却。

采用电火花切割机在重熔前后的涂层试样上截取金相试样，经砂纸打磨、机械抛光，采用光学显微镜(OM)对涂层截面形貌进行观察，通过Ima geProPlus软件在相同倍数的金相照片中对涂层的孔隙率进行统计。

将金相试样用饱和草酸溶液电解腐蚀3s后，用OM观察涂层的显微组织。

采用场发射扫描电镜(SEM)对重熔前后涂层的微观形貌进行观察，并用SE M配备的能谱仪(E DS)对孔隙附近的微区成分进行分析。

金属陶瓷复合涂层的制备与性能研究一、金属陶瓷复合涂层概述金属陶瓷复合涂层是一种新型的表面处理技术，通过将金属和陶瓷材料的特性有机结合，形成具有优异性能的涂层。

这种涂层不仅继承了金属的韧性和良好的加工性能，还具备了陶瓷的高硬度、耐磨性和耐腐蚀性。

金属陶瓷复合涂层的制备技术的发展，对提高机械零件的使用寿命和可靠性具有重要意义。

1.1 金属陶瓷复合涂层的组成与特性金属陶瓷复合涂层主要由金属基体和陶瓷相组成。

金属基体通常选用具有良好韧性和加工性能的材料，如不锈钢、铝合金等；而陶瓷相则选用硬度高、耐磨性好的材料，如氧化铝、碳化硅等。

金属基体与陶瓷相的结合，使得涂层在保持金属韧性的同时，也具有了陶瓷的耐磨和耐腐蚀特性。

1.2 金属陶瓷复合涂层的制备方法金属陶瓷复合涂层的制备方法多样，包括热喷涂、物理气相沉积、化学气相沉积等。

热喷涂技术通过将金属和陶瓷粉末加热至熔融或半熔融状态，然后高速喷射到基体表面，形成涂层。

物理气相沉积技术利用物理方法将材料蒸发并沉积在基体表面，形成涂层。

化学气相沉积技术则通过化学反应在基体表面沉积材料，形成涂层。

1.3 金属陶瓷复合涂层的应用领域金属陶瓷复合涂层因其优异的综合性能，被广泛应用于航空航天、汽车制造、机械加工、石油化工等领域。

在航空航天领域，金属陶瓷复合涂层用于提高发动机部件的耐磨性和耐腐蚀性；在汽车制造领域，用于提高发动机和传动系统部件的性能；在机械加工领域，用于提高切削工具的耐用度；在石油化工领域，用于提高设备的耐腐蚀性和耐磨性。

二、金属陶瓷复合涂层的制备工艺金属陶瓷复合涂层的制备工艺是实现涂层性能的关键。

本节将详细介绍几种常见的金属陶瓷复合涂层制备工艺，包括热喷涂、物理气相沉积和化学气相沉积。

2.1 热喷涂工艺热喷涂工艺是金属陶瓷复合涂层制备中应用最广泛的方法之一。

热喷涂技术包括等离子喷涂、火焰喷涂和电弧喷涂等。

等离子喷涂利用高温等离子体将粉末加热至熔融状态，然后喷射到基体表面形成涂层。

超音速火焰喷涂88WC-12Co涂层的抗氧化性能刘宝刚;马启林;刘超;彭馨可;朱肖运;季晴【摘要】采用超音速火焰喷涂方法在45#钢表面制备高致密度的88WC-12Co涂层.利用X射线衍射、扫描电镜、显微硬度计等分析手段对喷涂及氧化后的涂层物相、显微结构和硬度变化进行表征,并对涂层材料的氧化机制进行探讨.结果表明:88WC-12Co涂层在500℃以下具有优良的抗氧化性能,氧化后的涂层硬度变化不大;在500℃以上生成的WO3和CoWO4相显著增多,88WC-12Co涂层的抗氧化性能明显下降,涂层显微硬度快速下降.高温下涂层中的WC、W2C以及Co与空气中的O2发生反应生成WO3和CoWO4.【期刊名称】《粉末冶金材料科学与工程》【年(卷),期】2018(023)004【总页数】5页(P422-426)【关键词】超音速火焰喷涂;WC-Co;涂层;显微硬度;抗氧化性能【作者】刘宝刚;马启林;刘超;彭馨可;朱肖运;季晴【作者单位】湖南人文科技学院能源与机电工程学院,精细陶瓷与粉体材料湖南省重点实验室,娄底 417000;湖南人文科技学院能源与机电工程学院,精细陶瓷与粉体材料湖南省重点实验室,娄底 417000;湖南人文科技学院能源与机电工程学院,精细陶瓷与粉体材料湖南省重点实验室,娄底 417000;湖南人文科技学院能源与机电工程学院,精细陶瓷与粉体材料湖南省重点实验室,娄底 417000;湖南人文科技学院能源与机电工程学院,精细陶瓷与粉体材料湖南省重点实验室,娄底 417000;湖南人文科技学院能源与机电工程学院,精细陶瓷与粉体材料湖南省重点实验室,娄底417000【正文语种】中文【中图分类】TG174.442近年来，随着科学技术快速进步和现代工业技术水平不断提高，现代机械设备对重要零部件表面性能的要求越来越苛刻。

工件表面磨损与腐蚀一直是制约现代机械设备寿命的重要因素，特别是在高温、高压、重载和腐蚀等恶劣条件下，整套设备经常因工件表面磨损腐蚀而失效。

第30卷第2期江苏理工学院学报JOURNAL OF JIANGSU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Vo l.30，No.2 Apr.，20242024年4月陶瓷涂层因其耐磨损、耐高温及耐腐蚀等优点，在海洋舰船、航空航天、能源运输、汽车装备等领域具有广泛的应用前景。

然而，单一物相的陶瓷涂层通常脆性较大、结构缺陷较多，在服役过程中易破裂和剥落，其应用受到限制[1]。

目前，陶瓷涂层的性能改善手段主要有优化制备工艺参数和多相添加。

通过添加其他相，可以在保持原物相优异性能的同时，使涂层拥有多种不同的性能，减少孔隙与微裂纹等缺陷含量，拓展其应用范围[2]。

氧化钛复合涂层是指将氧化钛颗粒与其他材料进行复合，由于氧化钛颗粒具有较好的流动性及相容性，因此，作为第二相添加至涂层中可以提高涂层的韧性、硬度、耐磨性和耐腐蚀性能[3]。

热喷涂技术是一种表面强化和修复技术，具有工艺简单、成本低、灵活性高等优点，被广泛应用于零件表面以提升其耐磨损、耐腐蚀、耐高温等性能[4-5]。

近年来，采用热喷涂技术制备氧化钛复合涂层获得了广泛关注，一些学者针对涂层相添加、粉体结构设计等方法，研究了不同复合涂层的综合服役性能及二氧化钛对涂层性能的影响机理。

本文根据氧化钛复合涂层使用的材料种类，将其分为氧化物复合涂层、碳及碳化物复合涂层。

基于此，分别从氧化钛复合涂层、氧化物复合涂层、碳及碳化物复合涂层的制备三个方面，系统综述了国内外在有关氧化钛陶瓷涂层耐磨、耐腐蚀性能强化方面的研究情况，并对氧化钛复合涂层的原理和性能优化方法进行了介绍与分热喷涂制备氧化钛复合涂层研究现状吴海东1，燕玉林2，崔方方1，丛孟启1，高祥涵1，楚佳杰1，韩冰源1（1.江苏理工学院汽车与交通工程学院，江苏常州213001；2.军事科学院战略评估咨询中心，北京100091）摘要：氧化钛复合涂层具有优异的耐磨、耐腐蚀性能，常用于关键机械零部件的表面防护。

不锈钢表面激光熔覆层耐腐蚀研究研究了在耐酸不锈钢基体上采用激光熔覆和等离子喷焊两种工艺形成的涂层对耐腐蚀性的影响。

使用5kW横流CO2激光器对预置于基体上的Co基自熔合金粉末进行单道或多道扫描。

得到的熔层与等离子焊层对比，激光熔层缺陷率低，成品率高。

其组织细密均匀，晶粒细小，成分稀释率更小，对基体热影响小，熔层硬度与强韧性更高。

性能试验证明，激光熔层具有更高的耐腐蚀性能。

1前言在石油化工、反应堆与核电站中大量使用各种耐酸不锈钢阀门。

由于生产过程中的各种介质都具有较强的腐蚀性甚至放射性，腐蚀的结果不仅使阀门的密封面受到破坏，大大缩短阀门使用寿命，而且介质的渗漏可能造成停工停产，污染环境甚至造成恶性事故。

密封面的质量是考核阀门基本性能的重要指标，不锈钢阀门的密封面要求则更高。

高参数不锈钢阀门的密封面一般采用直接在阀体上堆焊的方式进行强化，而不能进行镶嵌式结构。

大功率激光束与材料的特殊作用可使基体表面得到满足设计者要求的合金层，这种合金层的综合性能不但大大优于不锈钢基材，而且优于传统的等离子喷焊层及各种堆焊层的性能。

我们对20HJ63-20P型不锈钢核阀与尿素生产线甲胺组合阀密封面进行了激光熔覆加工，并与传统的等离子喷焊进行了比较分析。

2试验条件2.1试验材料与方法试验所用阀门为20HJ63-20P截止阀，材料为1Cr18Ni9Ti钢；3W-2BJ1甲胺泵进排液阀，材料为Cr18Ni12Mo3Ti钢。

试样为方块试样(19mm×15mm×10mm)与环形试样(38×28mm×10mm)两种。

激光熔覆采用HGL-90型5kW横流CO2激光器，合金粉末采用2132酚醛树脂粉＋乙醇调和预涂敷在加工表面上并烘干，预敷层厚度为3mm左右。

激光熔覆在数控二维联动加工台上进行，其中方块试样采用多道扫描，每道搭接量为激光光斑直径的50%。

环形试样在数控回转工作台上进行单道扫描。

熔覆工艺参数为：激光功率p＝3000～3400W，扫描速度v＝8～12mm／s，光斑尺寸≈5mm。

超音速火焰喷涂WC-10Co-4Cr涂层的微观组织与摩擦磨损性能杨伟华;吴玉萍;洪晟;李佳荟;李柏涛【摘要】采用超音速火焰(High Velocity Oxygen Fuel,HVOF)喷涂技术在Q235钢基体上制备 WC-10Co-4Cr涂层.利用透射电子显微电镜、扫描电子显微电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机等手段对涂层的微观组织结构和摩擦磨损性能进行研究.结果表明:采用 HVOF喷涂技术制备的 WC-10Co-4Cr 涂层结构致密,与基体结合良好,孔隙率为0.67%.涂层中的物相以 WC 为主,此外还含有少量 W2C 相和非晶相.涂层的平均显微硬度为1230HV0.3.WC-10Co-4Cr涂层具有良好的耐摩擦磨损性能,累计磨损量(14.4mg)仅为 Cr12MoV 冷作模具钢的2/5.磨粒磨损为WC-10Co-4Cr涂层的主要磨损机制.%WC-10Co-4Cr coating was prepared on Q235 steel substrate by high velocity oxygen fuel (HVOF)spray process.The microstructure and wear properties of the WC-10Co-4Cr coating were in-vestigated by transmission electron microscopy(TEM),scanning electron microscopy(SEM),X-raydiffraction(XRD),microhardness tester and friction-abrasion testing machine.The results show that the coating exhibits dense structure with the porosity of 0.67% and compact bonding with the sub-strate.The coating is mainly composed of WC,and a small amount of W2C and amorphous phases as well,and the average microhardness of the coating is 1230HV0.3.The cumulative mass loss of WC-10Co-4Cr coating is only 2/5 of the cold work die steel Cr12MoV,which indicates the WC-10Co-4Crcoating exhibits better abrasive properties.The abrasive wear is the main wear mechanism for the coating.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2018(046)005【总页数】6页(P120-125)【关键词】超音速火焰喷涂;WC-10Co-4Cr涂层;组织;摩擦磨损性能【作者】杨伟华;吴玉萍;洪晟;李佳荟;李柏涛【作者单位】河海大学力学与材料学院,南京211100;河海大学力学与材料学院,南京211100;河海大学力学与材料学院,南京211100;河海大学力学与材料学院,南京211100;河海大学力学与材料学院,南京211100【正文语种】中文【中图分类】TG174.44模具是工业生产中大量应用的消耗件之一。

第52卷第9期表面技术2023年9月SURFACE TECHNOLOGY·209·Q235碳钢表面SiO2/PDMS超疏水涂层的制备及防腐性能研究于元昊，董玉花，邢静，陈亚敏，宁浩良，赵彤，彭淑鸽*（河南科技大学 化学化工学院 洛阳市产业废物资源化利用工程重点实验室，河南 洛阳 471000）摘要：目的提高Q235碳钢的耐腐蚀性能。

方法在Q235表面先提拉聚二甲基硅氧烷（PDMS），预固化后再次提拉含疏水气相二氧化硅的PDMS分散液，完全固化后在Q235表面构建一个SiO2/PDMS超疏水涂层。

通过扫描电镜、激光共聚焦显微镜、能谱、接触角、砂纸磨损、划格试验对涂层的形貌、结构和表面性质进行分析；采用电化学工作站对涂层的耐腐蚀性和耐久性进行评价。

结果SiO2纳米粒子被镶嵌在PDMS中，在Q235表面形成了一种微纳粗糙结构，平均粗糙度为2.2 μm；涂层表面能仅为5.6 mJ/m2，接触角为152.6°；涂层机械稳定性和结合力优异，砂纸磨损15个周期及划格试验30个周期后，仍保持超疏水。

电化学研究表明，在Q235表面引入SiO2/PDMS后，阻抗提升了2个数量级，电容降低了6个数量级；腐蚀电位正向移动了0.419 2 V，腐蚀电流密度降低了3个数量级；涂层对Q235的防腐效率高达99.8%，呈现出优异的耐腐蚀性。

在腐蚀液中浸泡一周后，SiO2/PDMS涂层仍保持超疏水和优异的耐腐蚀性，表明涂层耐久性良好。

结论以PDMS为疏水层，纳米SiO2为填料构筑粗糙表面，通过条件控制实现防腐底层和超疏水表层间的界面融合，从而引入稳定的SiO2/PDMS超疏水涂层，提高了Q235的耐腐蚀性和耐久性。

本研究为在金属表面构筑稳定的超疏水涂层提供了一种方法，有望拓展金属在恶劣环境中的应用。

关键词：超疏水；耐腐蚀；复合涂层；Q235碳钢；聚二甲基硅氧烷；SiO2中图分类号：TG172 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2023)09-0209-11DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2023.09.017Preparation and Anti-corrosion Properties of SiO2/PDMSSuper-hydrophobic Coating on Q235 Carbon Steel YU Yuan-hao, DONG Yu-hua, XING Jing, CHEN Ya-min, NING Hao-liang, ZHAO Tong, PENG Shu-ge*(Luoyang Key Laboratory of Industrial Waste Resource Utilization, School of Chemistry & Chemical Engineering,Henan University of Science and Technology, Henan Luoyang 471000, China)ABSTRACT: Metal corrosion has brought huge losses to human society, so it is of great significance to study the corrosion and protection of materials. To improve the corrosion resistance of Q235 carbon steel, the work aims to prepare the SiO2/PDMS super-hydrophobic coating on the surface of Q235, and discuss the corrosion resistance and mechanism of the composite coating.收稿日期：2022-07-15；修订日期：2022-12-13Received：2022-07-15；Revised：2022-12-13基金项目：国家自然科学基金（22175057）Fund：The National Natural Science Foundation of China (22175057)引文格式：于元昊, 董玉花, 邢静, 等. Q235碳钢表面SiO2/PDMS超疏水涂层的制备及防腐性能研究[J]. 表面技术, 2023, 52(9): 209-219. YU Yuan-hao, DONG Yu-hua, XING Jing, et al. Preparation and Anti-corrosion Properties of SiO2/PDMS Super-hydrophobic Coating on Q235·210·表面技术 2023年9月In this study, Q235 with a diameter of 13.5 mm and a thickness of 2.0 mm was selected as the metal substrate, and was ultrasonically cleaned by acetone, ethanol and deionized water respectively. Then, the pretreated Q235 was immersed in polydimethylsiloxane (PDMS) dispersion and hydrophobic vapor silica nanoparticles/PDMS dispersion successively, and was pulled at a speed of 1 mm/min to introduce SiO2/PDMS super-hydrophobic composite coating on the surface of Q235. The morphology, microstructure, and surface characteristics were investigated by field emission scanning electron microscope (FESEM, JSM-7610FPlus), confocal laser scanning confocal microscope (CLSM, KEYENCE/VK-X1100), energy dispersive X-ray spectrometer (EDS), contact angle measuring instrument (SDC-100), sandpaper abrasion test, knife scratching and tape stripping test. The anti-corrosion property of the SiO2/PDMS super-hydrophobic coating was evaluated by electrochemical impedance spectrum (EIS) and Tafel polarization curve with 3.5wt.% sodium chloride solution as the corrosive medium. The FESEM, CLSM and EDS characterization results showed that the SiO2/PDMS super-hydrophobic coating had been successfully coated on the surface of Q235, and the surface of Q235 became rough and presented a strewn gully structure after the super-hydrophobic coating modification. The average roughness was2.2 μm. The surface energy of coating was only 5.6 mJ/m2, the contact angle was 152.6°, and the coating remainedsuper-hydrophobic after 15 cycles of sandpaper wear and 30 cycles of taping and peeling, indicating that the surface of Q235 had excellent super-hydrophobicity. In addition, the EIS results showed that the introduction of SiO2/PDMS super-hydrophobic coating on the surface of Q235 increased the impedance value by two orders of magnitude and decreased the capacitance value by six orders of magnitude. The Tafel curve showed that the corrosion potential of super-hydrophobic coating/Q235 was 0.419 2 V higher than that of the bare Q235, the corrosion current was reduced by three orders of magnitude, and the protection efficiency of the coating could be as high as 99.8%, demonstrating that the coating had excellent corrosion resistance. In addition, the durability test showed that the SiO2/PDMS coating retained super-hydrophobicity and excellent corrosion resistance after a week of immersion in corrosion solution, implying that the SiO2/PDMS coating had good anti-corrosion durability.In conclusion, with PDMS as hydrophobic coating and SiO2 nanoparticles as filler to construct rough surface, a stable SiO2/PDMS super-hydrophobic coating can be prepared on the surface of Q235 by a simple dipping and pulling process. The dense PDMS coating plays a shielding role on the corrosive solution, and its excellent adhesion makes it become the intermediate bridge between the metal substrate and SiO2. The introduction of nano-sized SiO2 makes the surface of Q235 showa rough structure of microscopic convex, and enhances the stability of the system. The synergistic effect of PDMS and SiO2realizes the transformation from hydrophilic to super-hydrophobic surface of Q235 and improves the corrosion resistance of Q235. This study provides a facile method to construct a robust super-hydrophobic surface on metal surface, which is expected to expand the application of metal in harsh environment.KEY WORDS: super-hydrophobic; anti-corrosion; composite coating; Q235 carbon steel; polydimethylsiloxane; SiO2Q235碳钢作为一种重要的金属工程材料，在交通建筑、制造业、航空等行业中应用广泛。

管理及其他M anagement and other钢铁冷轧线中热喷涂技术的应用研究胡 笛摘要：热喷涂技术是利用热源将喷涂原料熔化，使得原料呈现出熔状或者半熔状态，经过喷涂设备，喷射至钢材表面的技术。

该技术应用采用加热原理，使材料之间的贴合程度良好。

喷涂材料在钢铁表面具备抗氧化、绝缘、防腐等效果。

本文通过对热喷涂技术的简要概述，探讨热喷涂技术在冷轧线加工生产中的技术应用要点，分析其在产品质量提升中的作用。

关键词：冷轧线；热喷涂技术；超音速火焰喷涂；超音速等离子喷涂热喷涂技术因其广泛适用性和良好的热结合效果而被广泛应用于钢铁冷轧线上，可以提高钢材的防腐能力、修复和强化钢材零部件。

在冷轧线钢材的生产中，需要保持辊子与钢材之间的紧密贴合，热喷涂技术的应用可以保证带钢的生产质量。

常见的热喷涂技术包括等离子喷涂技术、超音速火焰喷涂技术等，这些技术具有预防和修复作用，涂层的贴合强度也非常高。

接下来将详细介绍热喷涂技术在钢铁冷轧线中的实际应用。

1 热喷涂技术特点及优势1.1 热喷涂技术特点热喷涂技术主要应用于材料表面，约占材料表面的30%左右。

处于熔化状态的热源材料可以起到防腐、抗氧化、绝缘、导电等作用，具体功能取决于喷涂材料。

从热喷涂的工艺原理和喷涂过程角度来看，热喷涂技术具有以下四个特点。

第一，热喷涂的温度范围较广，因为热源的温度范围大，可以使用多种固态工程材料进行喷涂。

陶瓷、合金、塑料复合材料都可以应用于热喷涂，并且不同的材料可以赋予被喷涂材料不同的功能。

第二，从被喷涂材料的角度来看，由于喷涂过程中的温度是可控的，且基础材料表面受到的热量较小，因此具有广泛的应用性。

除了可以应用于金属基体材料外，还可以应用于纸张、塑料等材料。

喷涂完成后，基础材料的性能和组织影响较小，喷涂不会导致形变问题。

第三，热喷涂的工艺操作简单，且工艺条件灵活，适用于各种基体材料。

热喷涂可以用于大面积元件的喷涂，也可以局部喷涂，对环境要求较低，既可在室内又可在室外使用。

碳钢低压冷喷涂铝涂层的海水耐蚀性李相波1*，许立坤1，邱善广1,2，王佳2，黄国胜1，董彩常1,2（1.海洋腐蚀与防护重点实验室，中船重工七二五所，山东青岛266101；2.中国海洋大学化学化工学院，山东青岛266100）摘要：本文以Al 和10%体积比Al 2O 3的混合粉末为原料，使用便携式低压冷喷涂设备，在Q235碳钢基体上喷涂了Al 涂层.测试涂层自腐蚀电位及动电位极化曲线，结合扫描电镜观察涂层表面及截面微观形貌，研究了低压冷喷涂Al 涂层在海水中电化学腐蚀行为，并与高压冷喷涂和热喷涂铝涂层的耐蚀性比较.结果表明，低压冷喷涂铝涂层结构较为致密，其耐蚀性比高压冷喷涂铝涂层的略低，而明显优于热喷涂铝涂层.关键词：低压冷喷涂；铝涂层；热喷涂；耐蚀性能中图分类号：O646.6文献标识码：A海洋为严酷的腐蚀环境，暴露在海洋大气、潮差以及飞溅区的钢铁构筑物通常采用涂料防护，而涂料易于老化破损，难以达到长效防腐效果.喷涂金属防护涂层技术是解决海洋环境长效防护问题的重要手段之一[1]，在钢基体上可采用阳极喷锌或喷铝涂层.以往腐蚀工程主要用热喷涂涂层（如火焰喷涂、电弧喷涂等）.冷喷涂技术即在远低于金属粒子熔点的温度下，通过粒子高速撞击基体而形成的涂层，近年得到快速发展.高压冷喷涂技术制备各种防护涂层已日渐成熟，且已部分得到实用[2]，但高压冷喷涂设备庞大，只能局限于室内使用，难以在工程现场施工.因此，便携式的低压冷喷涂设备得到越来越多的青睐[3].低压冷喷涂技术，需在喷涂粉末中加入一定量的陶瓷相，该相起着清洁喷嘴、增加表面活性和喷丸强化的作用，这可降低喷嘴堵塞、提高涂层沉积率及致密性[4-5].目前，国内外对高压冷喷铝涂层和热喷涂铝涂层的沉积特性及电化学性能都有较多研究和报道[6-8]，而对低压冷喷涂涂层的电化学性能报道却甚少.本文通过微观形貌观察、测试开路电位和动电位极化曲线，研究了低压冷喷涂铝涂层在海水的腐蚀电化学行为，并与高压冷喷涂铝涂层以及热喷涂铝涂层的耐蚀性比较.1实验1.1试验材料低压冷喷涂铝涂层：Q235碳钢基体经喷砂处理，90o C 真空烘干，使用DYMET-413低压冷喷涂设备，压缩空气以0.6MPa 左右将Al 2O 3和Al 的混合粉末（1:9，by volume ）喷涂于基体即可.高压冷喷铝涂层使用自制高压冷喷涂设备，压缩空气载气温度400o C ，载气压力2.7MPa ，喷涂距离20mm ，喷涂于Q235碳钢基体（基体表面喷砂预处理）.热喷涂铝涂层采用国产CMD-AS-1620型半自动电弧设备喷涂，喷涂材料采用直径2mm 的纯铝丝，喷涂于Q235碳钢基体（电压32V ，电流150A ，喷距150mm ，空气压力0.7MPa ）.1.2试验方法1）腐蚀电位介质为青岛海域天然海水，室温，参比电极为饱和甘汞电极.在上述条件下测定各种材料的腐蚀电位随时间变化的情况.2）动电位曲线由Q235碳钢基体涂层试片、饱和甘汞参比电极、铂片辅助电极组成三电极体系，采用PAR-STAT2273电化学测试系统测试动电位极化曲线，扫描速率20mV ·min -1，电位区间-200mV ~600mV (vs.OCP).3）扫描电镜图采用Philips XL30型环境扫描电镜观察铝涂收稿日期：2013-01-30，修订日期：2013-07-01*通讯作者,Tel:（86-532）68725171,E-mail:lixb@工信部高技术船舶项目资助电化学JOURNAL OF ELECTROCHEMISTRY第19卷第5期2013年10月Vol.19No.5Oct.2013文章编号:1006-3471(2013)05-0425-05DOI:10.13208/j.electrochem.2013.05.011电化学2013年图1涂层喷涂态表面SEM 照片A.低压冷喷涂铝涂层；B.高压冷喷涂铝涂层；C.热喷涂铝涂层Fig.1SEM micrographs of as-sprayed aluminum coatings prepared by low pressure cold spray (A),high pressure cold spray(B)and thermal spray procedures (C)图2涂层横截面SEM 照片A.低压冷喷涂铝涂层；B.高压冷喷涂铝涂层；C.热喷涂铝涂层Fig.2Cross section SEM micrographs of the cross section of aluminum coatings prepared with different methods:low pres-sure cold spray (A),high pressure cold spray (B)and thermal spray (C)层表面、涂层截面以及腐蚀涂层表面形貌，操作电压20kV.2结果与讨论2.1铝涂层的形貌图1为3种不同喷涂工艺铝涂层表面微观形貌.低压冷喷涂铝涂层的喷涂态表面比较平整，铝粉变形显著，而有的颗粒变形不够充分，颗粒间还存在孔隙(A).高压冷喷涂铝涂层的喷涂态表面更加致密、孔隙率较低(B).热喷涂铝涂层表面有明显的液态金属喷溅，局部仍有孔隙(C).可以发现，冷喷涂和热喷涂制得的铝涂层表面形貌存在明显差异，这与冷喷涂铝涂层和热喷涂铝涂层不同的沉积行为有关.冷喷涂过程一定塑性的高速固态粒子碰撞后，产生强烈的塑性变形而形成沉积涂层，粒子碰撞过程并不发生熔化.而热喷涂过程先高温熔化材料，然后通过压缩气流将其雾化成喷射粒子，依靠空气流加速喷射到基体上.图2为3种铝涂层横截面微观形貌，照片中暗色区域为铝涂层，亮色区域为碳钢基体.低压冷喷涂铝涂层和钢基体结合良好，铝涂层中掺杂了少量白色发亮的颗粒，这是沉积过程中夹杂的部分Al 2O 3.铝涂层通过铝粉颗粒与基体高速碰撞发生塑性变形，再加上陶瓷相Al 2O 3的冲击，而与基体机械地结合在一起（A ）[6].Al 2O 3作为铝涂层中的均匀分散的第二相，可增强铝涂层的力学性能，但也易增加界面缺陷及涂层孔隙.从金相图像分析可知，与热喷涂铝涂层相比两种冷喷涂铝涂层均较致密，低压冷喷涂铝涂层的孔隙率低于5%，由于抛光过程Al 2O 3脱落，造成稍大孔隙率.高压冷喷涂铝涂层的孔隙率只有1%左右，高压冷喷涂载气压力更高，铝粉粒子撞击过程中变形更充分，因而形成的涂层更为致密一些（B ）.而热喷涂铝涂层存在较多缺陷，并且缺陷的尺寸较大(图C 箭头所示)，其内部孔隙率达到10％左右，甚至存在贯通的孔隙，这对于涂层耐蚀性能不利.2.2铝涂层开路电位图3所示低压冷喷涂铝涂层、高压冷喷涂铝涂层和热喷涂铝涂层3种试样在海水中开路电位-时间曲线.热喷涂铝涂层(RS-Al)浸泡500h 左右表面已经出现大量白色产物，并且电位趋于稳定(停止测量).而其它两种冷喷涂铝涂层试样在浸泡接近1500h 后其表面仅有局部出现白色锈点.426··李相波等：低压冷喷铝涂层在海水中的腐蚀行为研究第5期高压冷喷涂铝涂层(HC-Al)的腐蚀电位在浸泡初期比较正，约-0.76V 、100h 、达到-0.81V 、浸泡200h 就趋于稳定，在-0.79V 上下波动，其变化幅度要远小于其它两种涂层材料.低压冷喷涂铝涂层（LC-AL ）的起始电位较负（-0.92V 左右），在几个小时内迅速正移至-0.74V ，然后又负移到-0.85V 左右，随之在-0.80V 上下波动，接近于高压冷喷涂铝涂层的开路电位，由于其表面状态和涂层内部致密程度不如高压冷喷涂铝涂层，在1500h 试验期间其开路电位有较大波动.热喷涂铝涂层的腐蚀电位明显低于冷喷涂铝涂层，浸泡初期其电位较正（-0.71V ），该涂层制备过程产生的氧化物覆盖层阻止了涂层腐蚀，故其腐蚀电位较正.随浸泡时间增加，其腐蚀电位快速负移，40h 达到-0.98V ，说明这层氧化膜在腐蚀介质氯离子作用下被破坏，涂层处于腐蚀活化态.当腐蚀产物在涂层表面再堆积，腐蚀电位又正移，最后达到稳定（-0.88V 左右）.3种铝涂层的开路电位均比Q235钢基体的电位更负[2]，故涂层破损时，均可对钢基体提供阴极保护作用.热喷涂铝涂层的电位最负，因而驱动电压较高，消耗也更快.而冷喷涂铝涂层保护寿命更长.2.3铝涂层极化曲线图4A 为低压冷喷涂铝涂层在海水中浸泡的动电位极化曲线，浸泡初期其阳极极化率较低，表面处于活化控制态，随浸泡时间的延长和表面腐蚀产物膜的形成，该涂层的阳极极化率逐渐增大.当阳极电位进一步升高时，腐蚀产物膜可能发生溶解，导致电流密度快速增大.通过其极化曲线分析，拟合得到不同的电化学参数，如开路电位，阳极和阴极Tafel 斜率，自腐蚀电流密度等（见表1）.其拟图3不同涂层材料在海水中开路电位-时间曲线Fig.3Variation of E ocp with time in seawater for the lowpressure cold spray coating (LC-Al),high pressure cold sprayed coating (HC-Al)and thermal sprayed coating (RS-Al)图4低压冷喷涂铝涂层浸泡的动电位极化曲线(A)和拟合腐蚀电流密度-时间曲线(B)Fig.4Potentiodynamic polarization curves (A)and corrosion current density-time plot (B)of low pressure cold sprayed coat-ing (LC-Al)immersed in seawater for 30dImmersion time/hB a /mV B c /mV i corr /(μA ·cm -2)E ocp /V 249.281188.050.71-0.7542450.24210.168 1.32-0.64472259.95510.57 2.93-0.662120186.9946.420.91-0.687168175.54117.320.24-0.736360106.69107.290.33-0.75872090.45120.080.40-0.777表1低压冷喷涂铝涂层浸泡30d 期间的动电位极化曲线拟合参数Tab.1The fitting parameters from the potentiodynamicpolarization curves for low-pressure cold sprayed aluminum coatings in seawater for 30d427··电化学2013年合的自腐蚀电流密度-时间曲线（图4B ）可知，浸泡初始低压冷喷涂铝涂层自然腐蚀电流迅速增大，第5d 时达到最大值，然后又逐步下降，恢复至初始值甚至更低（0.2μA ·cm -2左右）.图5为低压冷喷涂铝涂层、高压冷喷涂铝涂层和热喷涂铝涂层海水浸泡7天的动电位极化曲线.从极化曲线看出，冷喷涂铝涂层和热喷涂铝涂层均无明显的钝化区，极化电位升高，腐蚀电流增长较快.经拟合计算，低压冷喷涂铝涂层的腐蚀速率约为0.245μA ·cm -2，高于高压冷喷涂铝涂层0.103μA ·cm -2,但都远低于热喷涂铝涂层的自腐蚀速率（3.513μA ·cm -2），这反映了冷喷涂铝涂层在海水的耐蚀性更好.耐蚀性能的差异与3种铝涂层的微观形貌和结构密切相关(图1、2)，冷喷涂铝涂层更致密，低孔隙率，所以其耐蚀性明显优于高孔隙率的热喷涂铝涂层.3结论1）低压冷喷涂铝涂层与钢基体结合良好，涂层较为致密，其孔隙率高于高压冷喷涂铝涂层，而远低于普通电弧喷涂铝涂层.2）低压冷喷涂铝涂层在海水中的稳定电位接近于高压冷喷涂铝涂层，正于热喷涂铝涂层，故可降低涂层的消耗，延长涂层的使用寿命.低压冷喷涂铝涂层的耐蚀性比高压冷喷涂铝涂层稍差，而明显优于普通电弧喷涂铝涂层.3）低压冷喷涂可采用便携式设备，此工艺适用于现场防腐工程的施工.参考文献(References):[1]Dykhuizen R C,Smith M F.Gas dynamic principles ofcold spray[J].Journal of Thermal Spray Technology,1998,7(2):205-212.[2]Dong C C(董彩常),Wang H R(王洪仁),Huang G S(黄国胜),et al.Corrosion behavior of cold-sprayed aluminumcoating in seawater[J].Corrosion Science and Protection Technology(腐蚀科学与防护技术),2010,22(2):90-93.[3]Dzhurinskiy D,Maeva E,Leshchynsky V,et al.Corrosionprotection of light alloys by cold spray[C]//Villafuerte V,DoD Corrosion Conference.Centerline (Windsor)Ltd Windsor,ON,Canada:University of Windsor,2009.[4]Djordjevic B B,Maev R G.Application for aerospace cor-rosion protection and structural repair,building on 100years success[C]//Marple B R,Hyland M M,Lau Y C,et al.Proceedings of the 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Protection(中国腐蚀与防护学报),2011,31(1):62-66.图53种涂层海水浸泡7天的动电位极化曲线Fig.5Potentiodynamic polarization curves of three typesof coatings after 7d immersion in seawater428··李相波等：低压冷喷铝涂层在海水中的腐蚀行为研究第5期Corrosion Resistance of Low Pressure Cold Sprayed Al Coating onQ235Steel in SeawaterLI Xiang-bo 1*,XU Li-kun 1,QIU Shan-guang 1,2,WANG Jia 2,HUANG Guo-sheng 1,DONG Cai-chang 1,2（1.State Key Laboratory for Marine Corrosion and Protection,Luoyang Ship Material Research Institute (LSRMI),Qingdao 266101,Shandong,China ;2.Ocean University of China,Qingdao 266100,Shandong,China ）Abstract:Taking aluminum(Al)powder mixed with 10%(by volume)of Al 2O 3powder as raw materials,the Al coating wasprepared on the Q235carbon steel substrate using a portable low pressure cold spraying equipment.Through the measurements of the corrosion potential and potentiodynamic polarization,the electrochemical corrosion behavior of the low pressure cold sprayed Al coating in seawater was studied in comparison with those of the Al coatings deposited with high pressure cold spray and thermal spray processes.At the same time,the surface and cross-section morphologies of these coatings were observed with scanning electron microscope.The results showed that the corrosion resistance of the low-pressure cold spraying Al coating,which is compact,is lower than that of the high pressure cold sprayed Al coating,while much higher than that of the thermally sprayed Al coating.Key words:low pressure cold spraying;aluminum coating;thermal spraying;corrosion resistance429··。

WC粒度对超音速火焰喷涂WC-10Co-4Cr涂层耐腐蚀性能的影响左晓婷;姚萍屏;贡太敏;肖叶龙;张忠义;赵林;周海滨【摘要】Two kinds of WC-10Co-4Cr coatings on 45# steel substrate were fabricated by High Velocity Oxygen Fuel (HVOF). The cemented carbide feedstock powders containing submicron WC and micron WC particle respectively were produced by the granulating and speedy high temperature sintering process. The microstructures and corrosion-resistance property of the coatings were studied, especially the corrosion processes and corrosion mechanisms were analyzed. The results show that compact microstructure and good coherence in interface of the coatings are obtained. The coating containing submicron WC particle has a relatively low porosity, resulting in the corrosion resistance being superior to the coating containing micron WC particle. Electrochemical corrosion mechanism of the coatings in 3.5%NaCl solution is galvanic corrosion between hard phase WC and binder phase Co. The low Co potential results in the prior corrosion of Co phase. Along with the process of corrosion, the WC particles are shed and the pitting phenomenon occurrs.%采用制粒−高温快速烧结法制备两种分别含亚微米级和微米级WC粒径的WC-10Co-4Cr喷涂粉末，并用超音速火焰喷涂(HVOF)技术在45#钢基体上制备涂层；利用扫描电子显微镜和电化学工作站分别对涂层的显微形貌及耐腐蚀性能进行分析检测，探讨WC粒度对涂层耐腐蚀性能的影响和涂层的电化学腐蚀机理。