超音速碳化鎢噴涂材料選擇指導方法
發(fā)布者： 澤誠機械 時間：2020-8-5 17:44:58
正確地選擇涂層材料是確保所需涂層性能的關(guān)鍵性工作。在選擇涂層材料時，首先要考慮工件工況條件和涂層需具備的性能，還要考慮工件的材質(zhì)、批量、經(jīng)濟性以及擬采用的熱噴涂方法。根據(jù)涂層的功能，涂層大體可分為耐腐蝕涂層、耐磨損涂層、減摩與封嚴涂層、耐高溫熱障涂層、絕緣或?qū)щ娡繉?、尺寸修復涂層等?/strong>
經(jīng)表面涂層后的工件在使甩中引起失效的原因往往不是單一因素引起的，所以在滿足工況條件要求和涂層性能之間不一定存在簡單關(guān)系。應該詳細分析工況條件，并根據(jù)參考文獻或?qū)嶒灁?shù)據(jù)對涂層結(jié)構(gòu)、物理、化學、力學等性能進行綜合考慮，從而確定一種或幾種涂層材料。
耐磨損涂層是表面涂層技術(shù)的主要應用領(lǐng)域之一。雖然涂層硬度與耐磨損性能之間有一個粗略關(guān)系，但硬度并不能完全代表表面涂層的耐磨性。因為不同的磨損類型對材料性能要求是不一樣的，而且在磨損的同時常伴有沖擊、腐蝕、疲勞和溫度等影響。
表面涂層材料的選擇不能盲目地追求高性能或高價格的涂層材料，造成不必要的浪費，材料價格的高低更不能作為選擇涂層材料好壞的標準，相反應在滿足工作條件要求的前提下，盡可能采用價廉的涂層材料，在批量生產(chǎn)時尤為重要。例如，能用鎳基合金涂層材料就不用鉆基合金涂層材料。
在選擇表面涂層材料時，一般可按照下列步驟進行：
（1） 分析工況條件和零件性能，了解失效原因及對涂層性能的要求；
（2） 列出可供選擇的涂層材料；
（3） 分析待選材料與基體材料的相容性及能夠采用的熱噴涂方法；
（4） 必要時進行實驗室或現(xiàn)場試驗；
（5） 綜合考慮使用壽命、成本和工廠條件，確定涂層材料；
（6） 確定表面涂層方法并制定涂層工藝。
下面簡要介紹目前常用的涂層性能，為正確選擇噴涂工藝提供參考。
一般地說，采用熱噴涂層的主要目的有以下幾種：（1） 耐腐蝕涂層； （2）耐磨損涂層；（3） 減摩與封嚴涂層；（4） 耐高溫熱障涂層；（5） 絕緣或?qū)щ娡繉?；?） 尺寸修復涂層等等。不同的目的應采用不同的涂層。
耐腐蝕涂層
耐腐蝕涂層材料的選擇比較復雜。零件的工作狀態(tài)、工作溫度、工作環(huán)境和各種腐蝕介質(zhì)都增加了對涂層材料的要求。腐蝕環(huán)境可能是水溶液、氣體或各種化學介質(zhì)，還可能具有寬廣的溫度范圍。在有燃氣存在的條件下，燃燒的氣體或未燃燒的燃料也可能在適當?shù)臏囟认屡c其它物質(zhì)發(fā)生反應，形成很復雜的腐蝕環(huán)境。防腐蝕的機理基本上有三種：
（1） 排斥腐蝕環(huán)境。這主要是依賴于涂層不滲透腐蝕介質(zhì)，并不與腐蝕介質(zhì)發(fā)生反應。
（2） 防止電化學腐蝕。也就是利用基體金屬和涂層材料的性質(zhì)，知道它們的氧化-還原電位，從而決定涂層對基體是陰極還是陽極，以及其電極電位如何等。涂層和基體材料若匹配不當就可能造成電化學腐蝕。
（3） 抑制腐蝕作用。通過使用化學腐蝕抑制劑作為噴涂層的密封劑可以起到某些防護作用。這種方法是多孔狀噴涂層用腐蝕抑制劑飽相或用無機密封劑填充。使用較薄的涂層就能達到完全排斥腐蝕環(huán)境的要求。在某些情況卞，耐腐蝕金屬也可以作為防腐蝕涂層，但大多數(shù)是采用氧化物陶瓷作為防腐蝕涂層。
耐腐蝕涂層主要有如下幾種：
（1） 耐大氣腐蝕涂層
這類涂層耐下述條件的腐蝕，金屬或合金暴露在戶外或室內(nèi)的大氣中，但是不能浸漬在液體中，涂層在大氣中能抵抗風、雨、陽光和其他氣候變化條件的腐蝕。所有的質(zhì)量評定都以戶外暴露獲得的結(jié)果為依據(jù)。在戶外使用的涂層在室內(nèi)也能很好地使用。
這類涂層有：
a. 耐工業(yè)氣氛的涂層。這種涂層能承受具有煙塵或化學煙霧 （如大城市和重工業(yè)區(qū)等） 的惡劣氣氛。
b. 耐海洋氣氛腐蝕的涂層。這種涂層能承受海洋附近或具有鹽霧條件下的腐蝕，這種氣氛中具有大量的鹽分而且是潮濕的。
c. 耐農(nóng)村大氣腐蝕的涂層。農(nóng)村大氣中雖然沒有工業(yè)煙霧和海洋性氣候的鹽霧，但含有少許的污染物。
（2） 耐浸漬腐蝕涂層
浸漬腐蝕是金屬或其涂層暴露在液體中并且是全部或部分、或二者交替地受到浸漬，防腐蝕涂層必須能夠耐液面以上或液面以下環(huán)境的腐蝕。這類涂層有如下幾種：
a. 耐食用淡水的涂層。這種涂層耐淡水，并且不能改變水的化學成分，以免不適于食用。
b. 耐非飲用淡水的涂層。這種涂層耐非飲用淡水，水溫不超52oC，PH值為5～10。
c. 耐熱淡水涂層。這種水系非飲用水，水溫在52～204 oC，PH值為5～10。
d. 耐鹽水腐蝕涂層。這種涂層可以全部或部分浸在靜止的或運動的食鹽水或海水中。
e. 化學和食品工業(yè)使用的涂層。這種涂層能耐諸如油、燃料和溶劑等的化學作用，并且能耐各種食品的腐蝕，但不能改變食品的化學成分和味道。
上述兩種耐腐蝕涂層可以采用電弧噴涂 （包括高速電弧噴涂）或火焰噴涂鋅或鋁來制備。
（3） 耐化學腐蝕涂層
這類涂層能承受各種酸、堿、鹽類的溶液、蒸汽和固體的腐蝕。這類涂層主要是各種鐵基、鎳基和鉆基合金、自熔性合金、有色金屬，氧化物陶瓷，碳化鉻和碳化鎢等金屬陶瓷。由于熱噴涂層都有一定的孔隙率，所以，各種涂層必須進行填充密封處理。密封劑本身也必須耐化學介質(zhì)的腐蝕。
經(jīng)表面涂層后的工件在使甩中引起失效的原因往往不是單一因素引起的，所以在滿足工況條件要求和涂層性能之間不一定存在簡單關(guān)系。應該詳細分析工況條件，并根據(jù)參考文獻或?qū)嶒灁?shù)據(jù)對涂層結(jié)構(gòu)、物理、化學、力學等性能進行綜合考慮，從而確定一種或幾種涂層材料。
表面涂層材料的選擇不能盲目地追求高性能或高價格的涂層材料，造成不必要的浪費，材料價格的高低更不能作為選擇涂層材料好壞的標準，相反應在滿足工作條件要求的前提下，盡可能采用價廉的涂層材料，在批量生產(chǎn)時尤為重要。例如，能用鎳基合金涂層材料就不用鉆基合金涂層材料。
在選擇表面涂層材料時，一般可按照下列步驟進行：
（1） 分析工況條件和零件性能，了解失效原因及對涂層性能的要求；
（2） 列出可供選擇的涂層材料；
（3） 分析待選材料與基體材料的相容性及能夠采用的熱噴涂方法；
（4） 必要時進行實驗室或現(xiàn)場試驗；
（5） 綜合考慮使用壽命、成本和工廠條件，確定涂層材料；
（6） 確定表面涂層方法并制定涂層工藝。
下面簡要介紹目前常用的涂層性能，為正確選擇噴涂工藝提供參考。
一般地說，采用熱噴涂層的主要目的有以下幾種：（1） 耐腐蝕涂層； （2）耐磨損涂層；（3） 減摩與封嚴涂層；（4） 耐高溫熱障涂層；（5） 絕緣或?qū)щ娡繉?；?） 尺寸修復涂層等等。不同的目的應采用不同的涂層。
耐腐蝕涂層
耐腐蝕涂層材料的選擇比較復雜。零件的工作狀態(tài)、工作溫度、工作環(huán)境和各種腐蝕介質(zhì)都增加了對涂層材料的要求。腐蝕環(huán)境可能是水溶液、氣體或各種化學介質(zhì)，還可能具有寬廣的溫度范圍。在有燃氣存在的條件下，燃燒的氣體或未燃燒的燃料也可能在適當?shù)臏囟认屡c其它物質(zhì)發(fā)生反應，形成很復雜的腐蝕環(huán)境。防腐蝕的機理基本上有三種：
（1） 排斥腐蝕環(huán)境。這主要是依賴于涂層不滲透腐蝕介質(zhì)，并不與腐蝕介質(zhì)發(fā)生反應。
（2） 防止電化學腐蝕。也就是利用基體金屬和涂層材料的性質(zhì)，知道它們的氧化-還原電位，從而決定涂層對基體是陰極還是陽極，以及其電極電位如何等。涂層和基體材料若匹配不當就可能造成電化學腐蝕。
（3） 抑制腐蝕作用。通過使用化學腐蝕抑制劑作為噴涂層的密封劑可以起到某些防護作用。這種方法是多孔狀噴涂層用腐蝕抑制劑飽相或用無機密封劑填充。使用較薄的涂層就能達到完全排斥腐蝕環(huán)境的要求。在某些情況卞，耐腐蝕金屬也可以作為防腐蝕涂層，但大多數(shù)是采用氧化物陶瓷作為防腐蝕涂層。
耐腐蝕涂層主要有如下幾種：
（1） 耐大氣腐蝕涂層
這類涂層耐下述條件的腐蝕，金屬或合金暴露在戶外或室內(nèi)的大氣中，但是不能浸漬在液體中，涂層在大氣中能抵抗風、雨、陽光和其他氣候變化條件的腐蝕。所有的質(zhì)量評定都以戶外暴露獲得的結(jié)果為依據(jù)。在戶外使用的涂層在室內(nèi)也能很好地使用。
這類涂層有：
a. 耐工業(yè)氣氛的涂層。這種涂層能承受具有煙塵或化學煙霧 （如大城市和重工業(yè)區(qū)等） 的惡劣氣氛。
b. 耐海洋氣氛腐蝕的涂層。這種涂層能承受海洋附近或具有鹽霧條件下的腐蝕，這種氣氛中具有大量的鹽分而且是潮濕的。
c. 耐農(nóng)村大氣腐蝕的涂層。農(nóng)村大氣中雖然沒有工業(yè)煙霧和海洋性氣候的鹽霧，但含有少許的污染物。
（2） 耐浸漬腐蝕涂層
浸漬腐蝕是金屬或其涂層暴露在液體中并且是全部或部分、或二者交替地受到浸漬，防腐蝕涂層必須能夠耐液面以上或液面以下環(huán)境的腐蝕。這類涂層有如下幾種：
a. 耐食用淡水的涂層。這種涂層耐淡水，并且不能改變水的化學成分，以免不適于食用。
b. 耐非飲用淡水的涂層。這種涂層耐非飲用淡水，水溫不超52oC，PH值為5～10。
c. 耐熱淡水涂層。這種水系非飲用水，水溫在52～204 oC，PH值為5～10。
d. 耐鹽水腐蝕涂層。這種涂層可以全部或部分浸在靜止的或運動的食鹽水或海水中。
e. 化學和食品工業(yè)使用的涂層。這種涂層能耐諸如油、燃料和溶劑等的化學作用，并且能耐各種食品的腐蝕，但不能改變食品的化學成分和味道。
上述兩種耐腐蝕涂層可以采用電弧噴涂 （包括高速電弧噴涂）或火焰噴涂鋅或鋁來制備。
（3） 耐化學腐蝕涂層
這類涂層能承受各種酸、堿、鹽類的溶液、蒸汽和固體的腐蝕。這類涂層主要是各種鐵基、鎳基和鉆基合金、自熔性合金、有色金屬，氧化物陶瓷，碳化鉻和碳化鎢等金屬陶瓷。由于熱噴涂層都有一定的孔隙率，所以，各種涂層必須進行填充密封處理。密封劑本身也必須耐化學介質(zhì)的腐蝕。
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