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超音速火焰喷涂WC系金属陶瓷涂层耐腐蚀性能研究

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摘要

1 绪论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 表面工程技术

1.3 热喷涂技术及其涂层

1.4 热喷涂涂层的腐蚀行为研究现状

1.5 主要研究内容

1.6 试验流程

2 试验材料及研究方法

2.1 试验原料及试验仪器

2.2 喷涂及封孔方法

2.3 喷涂粉末粒度分析

2.4 显微结构组织分析

2.5 涂层力学性能

2.6 涂层的抗热震性能试验

2.7 涂层的电化学腐蚀试验

2.8 涂层的浸泡腐蚀试验

2.9 涂层的热腐蚀试验

3 涂层组织形貌及常规性能

3.1 喷涂粉末及涂层物相分析

3.2 喷涂粉末粒度和微观形貌分析

3.3 涂层的组织形貌分析

3.4 涂层的显微硬度分析

3.5 涂层的结合强度分析

3.6 涂层的抗热震性分析

3.7 本章小结

4 涂层的电化学腐蚀试验

4.1 涂层的极化曲线

4.2 涂层的电化学腐蚀性能

4.3 涂层的电化学腐蚀行为

4.4 腐蚀产物分析

4.5 本章小结

5 涂层的浸泡腐蚀试验

5.1 涂层浸泡腐蚀行为分析

5.2 腐蚀产物分析

5.3 本章小结

6 涂层的热腐蚀试验

6.1 腐蚀动力学分析

6.2 腐蚀形貌分析

6.3 腐蚀产物分析

6.4 本章小结

7 结论

致谢

参考文献

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摘要

本文采用超音速火焰喷涂方法(HVAF)在45#钢表面喷涂了三种涂层,分别为WC-17Co、WC-27NiCr和WC-12Co4Cr涂层,喷涂完成后采取SiO2溶胶法封孔工艺对涂层进行封孔。通过设计试验方案研究了喷涂粉末的粒度、微观形貌、涂层的微观组织结构、常规力学性能、结合强度、抗热震强度以及在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀行为,在3.5%NaCl溶液中的浸泡腐蚀行为和以K2SO4、 Na2SO4、KCl混合盐溶液为腐蚀介质的热腐蚀行为。利用扫描电子显微镜、电子探针、X射线衍射仪等分析设备分析讨论了三种涂层的腐蚀机理,并对其耐腐蚀性能做出了评价。
  分析发现,WC-17Co涂层中只含有WC相和Co相,WC-27NiCr涂层的相结构则较为复杂,除含有WC相之外,还含有NiW相和Cr7Ni3相;WC-12Co4Cr涂层含有W2C和W3C缺碳相,未和碳化物反应的Cr相、Co相以及Co6W6C和Co3W3C等不稳定结构。显微硬度测试试验表明,WC-12Co4Cr涂层最高,平均值达到1323.94HV,WC-27NiCr涂层最低,为1207.20HV。三种涂层均和基体有良好的结合强度,其中WC-17Co最高,达69.65MPa,WC-27NiCr涂层其次,为64.68MPa,WC-12Co4Cr涂层较低,为62.55MPa。
  电化学腐蚀试验结果表明,WC-12Co4Cr涂层拥有最高的自腐蚀电位-853mV,且其腐蚀速率也最低。本文对三种涂层电化学腐蚀行为也做了分析。
  浸泡腐蚀试验结果表明,WC-17Co涂层发生的是涂层中粘结相的腐蚀和基体与涂层结合面处的腐蚀;对于WC-27NiCr涂层,由于游离态Cr的作用,腐蚀多发生在涂层表面粘结相,基体与涂层结合面处的腐蚀较少;对于WC-12Co4Cr涂层,发生的是涂层表面或者亚表面的轻微腐蚀。
  热腐蚀试验结果表明,从腐蚀开始或者经过一段时间,涂层的腐蚀速度WC-12Co4Cr>WC-17Co>WC-27NiCr。

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