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        低碳鋼表面火焰噴涂復(fù)合涂層的耐腐蝕性能研究

        2016-12-23 16:03:49陳光王毅楊福東路新行
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年34期
        關(guān)鍵詞:低碳鋼耐腐蝕性粉末

        陳光 王毅 楊福東 路新行

        摘 要:文章利用火焰噴涂技術(shù)在Q235低碳鋼表面制備了不同配比度的Ni基WC-12Co復(fù)合涂層,其中它們的配比度分別10%WC-12Co、20%WC-12Co、30%WC-12Co復(fù)合涂層,利用金相顯微鏡、電化學(xué)分析儀對(duì)涂層微觀組織和性能進(jìn)行分析。結(jié)果表明涂層與基體都有較好的結(jié)合性能,三組涂層與基體相比硬度都有所提高,且30%WC-12Co的涂層的硬度最高。30%WC-12Co的涂層與前兩者涂層和基體相比,電化學(xué)腐蝕速度較慢,30%WC-12Co涂層與前兩種涂層相比,孔隙較少,耐腐蝕性較高。

        關(guān)鍵詞:火焰噴涂;WC-12Co;耐腐蝕性;電化學(xué)腐蝕

        1 概述

        由于低碳鋼具有良好的機(jī)械性能,能夠應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)的許多方面,因此,如何延長(zhǎng)低碳鋼工件的使用壽命,降低腐蝕對(duì)低碳鋼的應(yīng)用有很大的影響,低碳鋼表面火焰噴涂就是其中的一種方法,由于環(huán)境的影響,低碳鋼表面火焰噴涂復(fù)合涂層的耐腐蝕性能就有一定的要求:涂層與基體間的結(jié)合強(qiáng)度要高。涂層易脫落,則使得涂層的壽命減小,涂層脫落后對(duì)基體的防腐蝕就消失了。由于火焰噴涂的火焰溫度范圍較大,能夠適應(yīng)各種溫度要求,能夠噴涂許多的合金粉末,操作簡(jiǎn)單,能夠在許多環(huán)境下獨(dú)立完成,因此火焰噴涂廣泛應(yīng)用于低碳鋼表面加工。因此,文章對(duì)利用火焰噴涂技術(shù)在Q235低碳鋼表面制備了不同配比度的Ni基WC-12Co復(fù)合涂層,并對(duì)其結(jié)果進(jìn)行了研究和分析。

        2 實(shí)驗(yàn)材料和方法

        試驗(yàn)基體材料為Q235鋼,Q235是碳素結(jié)構(gòu)鋼,與舊標(biāo)準(zhǔn)GB700-79牌號(hào)中的A3、C3鋼相當(dāng),是沿用俄羅斯TOCT的牌號(hào)。其鋼號(hào)中的Q代表屈服強(qiáng)度。Q235鋼是低碳鋼,由于其優(yōu)越的物理性能和化學(xué)性能使的它應(yīng)用于工業(yè)以及生活中的許多方面。在一般的情況下,這種鋼不需要經(jīng)過(guò)熱處理就直接進(jìn)行使用。噴涂材料為鎳基WC-12Co,將噴涂材料配比成含WC-12Co為10%,20%,30%的混合粉末進(jìn)行噴涂。

        氧乙炔火焰噴涂槍是利用兩根導(dǎo)管,一根連接氧氣一根連接乙炔。粉末罐內(nèi)填裝混合均勻的噴涂粉末材料。利用氧和乙炔氣體的高速流動(dòng)使得材料粉末被吹到噴涂噴頭處,經(jīng)過(guò)火焰的加熱熔化或者半熔化,然后粉末顆粒擊打在涂層表面形成涂層。將配置好的粉末材料充分混合后放入粉末罐中,接通導(dǎo)氣管,先開氧氣讓槍體內(nèi)的空氣排凈后,打開乙炔。最后點(diǎn)燃即可進(jìn)行噴涂。

        3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

        3.1 低碳鋼表面火焰噴涂復(fù)合涂層試樣的宏觀金相的分析

        圖1顯示的是三種Ni基WC-12%Co涂層的截面在金相顯微鏡下形貌。通過(guò)觀察可以發(fā)現(xiàn)復(fù)合涂層與基體之間的過(guò)渡層很薄,經(jīng)過(guò)熱處理后熔化消失。復(fù)合涂層與基體結(jié)合良好沒(méi)有出現(xiàn)剝落的現(xiàn)象。涂層的致密度很高、涂層與基體是互相嵌合的結(jié)合方式。交界處不是平整的界面而是為波浪形不平整界面。界面干凈,沒(méi)有明顯顆粒物和氧化物夾雜,結(jié)合方式為機(jī)械咬合。涂層組織均勻,內(nèi)部沒(méi)有明顯裂紋和孔隙。可以看出雖然經(jīng)過(guò)火焰噴涂使得涂層的結(jié)構(gòu)更加緊密,但是仍然有許多細(xì)小的疏松的空洞,而且,WC含量越高涂層的結(jié)構(gòu)越緊密,而且由于火焰噴涂不好控制,使得涂層的性能無(wú)法得到最大保障,因此,涂層中可能會(huì)出現(xiàn)一些較大的空洞,使得涂層無(wú)法得到最優(yōu)的性能。

        經(jīng)過(guò)火焰噴涂以后由于火焰的溫度較高使得基體發(fā)生了熱加工過(guò)程,基體的組織發(fā)生了變化,由圖1(d)結(jié)合圖(a/b/c)的涂層照片,可以發(fā)現(xiàn)涂層與基體之間的過(guò)渡層中有貝氏體,經(jīng)過(guò)火焰噴涂后,由于火焰的淬火作用使得基體的組織發(fā)生變化,組織的變化使得基體的性能也發(fā)生變化,基體的強(qiáng)度有所提高。由于組織的變化使得基體得到細(xì)晶強(qiáng)化使得基體的晶粒更加細(xì)小,結(jié)合更加緊密。能夠有效的減小晶間腐蝕的發(fā)生的速度,從而增強(qiáng)工件的耐腐蝕性。

        3.2 耐電化學(xué)腐蝕的性能分析

        由圖2中試樣的電化學(xué)腐蝕曲線的五個(gè)圖中可以發(fā)現(xiàn)隨著電位的不斷的增加,電流密度也發(fā)生了變化。自腐蝕電位E對(duì)于試件的腐蝕傾向起著決定性的作用,E為負(fù)數(shù)時(shí),它的數(shù)值越大,試件的腐蝕傾向也就越大,當(dāng)E為正的數(shù)值時(shí),它的結(jié)果與E為負(fù)數(shù)時(shí)的結(jié)果相反。自腐蝕電流I與金屬試樣的腐蝕速度成正比的關(guān)系,即隨著I的增大,試件的腐蝕速度也就越快,隨著I的減小,試件的腐蝕速度也就越慢。通過(guò)對(duì)比,可以發(fā)現(xiàn)30%WC-12Co的涂層的自腐蝕傾向最小,自腐蝕電流最小,它的耐腐蝕性能較高。

        4 結(jié)論

        (1)通過(guò)觀察涂層與基體的結(jié)合界面的微觀結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)涂層與基體的冶金結(jié)合緊密。

        (2)比較三組涂層的微觀結(jié)構(gòu),30%WC-12Co的涂層的裂縫、孔洞較少,具有較好的耐腐蝕性。

        (3)通過(guò)基體、10%WC-12Co的涂層、20%WC-12Co的涂層、30%

        WC-12Co的涂層電化學(xué)腐蝕試驗(yàn)的四組極化曲線的對(duì)比分析,發(fā)現(xiàn)30%WC-12Co的涂層的電化學(xué)腐蝕速度較低,因此30%WC-12Co的涂層具有較好的耐腐蝕性能。

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