AC-HVAF制备FeB/Co金属陶瓷涂层及其耐Zn熔体腐蚀性能的研究

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目前，金属材料的腐蚀问题已成为全球性重点问题。热浸镀锌技术是防止金属材料发生腐蚀的最有效、最直接的手段之一。设备用材的耐蚀性与耐磨性是热浸镀锌行业发展的最大瓶颈。本文采用烧结破碎法制备了三种不同 Co含量的FeB/Co金属陶瓷喷涂粒子；通过活性燃烧高速燃气喷涂工艺(AC-HVAF)制备了三种FeB/Co金属陶瓷涂层；研究了Co含量对FeB/Co金属陶瓷涂层的孔隙率、硬度、结合强度、抗热震性能、磨粒磨损性能等的影响；探讨了Co含量、腐蚀时间、腐蚀温度对涂层耐蚀性能的影响，并分析了涂层在静态Zn熔池中的失效机理。具体工作内容如下：
　　第一，以FeB为耐蚀相，Co为粘结相，采用烧结破碎法制备了三种不同Co含量的金属陶瓷喷涂粒子。主要步骤包括：粉末气流粉碎、湿法球磨混粉、真空干燥、粉末差热分析、粉末烧结、烧结胚体破碎与筛分等。实验结果表明：在相同烧结工艺下，随着 Co含量的提高，喷涂粒子的致密度增加，粒度宽度变窄。其中，FeB-17Co喷涂粒子最致密，粒度分布宽度最窄。
　　第二，采用AC-HVAF设备，以316L不锈钢为基体，在相同工艺参数下制备了FeB-8Co、FeB-12Co、FeB-17Co三种金属陶瓷涂层。实验结果表明：喷涂粒子的沉积率随着Co含量的增加先增加后降低。其中，FeB-12Co涂层最厚。
　　第三，测试了不同Co含量的三种涂层的孔隙率、硬度、结合强度、抗热震性能、磨粒磨损性能。实验结果表明：随着Co含量的提高，涂层的孔隙率降低，涂层的硬度先提高后降低，涂层与基体的结合强度提高。由于Co含量为8 wt.％时，涂层孔隙率高，导致涂层能承受的变形容积大，涂层的抗热震性能最好。相比FeB-12Co涂层，FeB-17Co涂层具有更好的抗热震性能。三种涂层均表现出优异的耐磨粒磨损性能，和316L不锈钢基体相比，涂层的耐磨性提高10倍以上。
　　第四，研究了Co含量、腐蚀时间、腐蚀温度对FeB/Co金属陶瓷涂层耐Zn熔体腐蚀性能的影响，并分析了涂层在 Zn熔体中的失效机理。实验结果表明：FeB/Co金属陶瓷涂层与 Zn熔体的润湿性很差，因而具有良好的耐蚀性能。Co含量、腐蚀时间、腐蚀温度对涂层的耐蚀性能具有重要影响。相比 FeB-8Co、FeB-17Co涂层，FeB-12Co涂层具有最佳的耐蚀性能。随着腐蚀时间的延长，涂层中的微观裂纹逐渐演变为宏观裂纹，涂层的腐蚀速率加快。随着Zn熔体温度的提高，熔体与涂层的润湿性增强，涂层的腐蚀区域更加均匀化且腐蚀速率加快。涂层中的孔洞等缺陷易成为裂纹源，在热喷涂过程中保留的残余应力与锌液的热应力作用下，腐蚀沿着裂纹进行并生成(Co,Fe)Zn13相。随着涂层内部的粘接相逐渐被腐蚀，涂层发生剥落并漂移到熔池中，最终导致涂层失效。

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作者
叶平;
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作者单位

湘潭大学;

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授予单位湘潭大学;
学科材料科学与工程
授予学位硕士
导师姓名尹付成;
年度 2017
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类金属陶瓷材料;
关键词
金属陶瓷涂层; 锌液腐蚀; 镀锌技术; 腐蚀性能;

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