低溫超音速火焰噴涂鈦涂層致密化研究.pdf

1、鈦合金具有比強度高和耐腐蝕性能好的特點，廣泛應(yīng)用于航空、航天、艦船及海洋工程、石油化工、冶金、輕工機械、醫(yī)療等領(lǐng)域。但鈦化學(xué)性質(zhì)十分活潑，制備成本高，后續(xù)加工困難，限制了其推廣應(yīng)用。低溫超音速火焰噴涂技術(shù)通過改變噴槍結(jié)構(gòu)和往燃燒室注入冷卻劑，獲得低溫高速焰流，使得在大氣環(huán)境下沉積性能優(yōu)良的鈦涂層成為可能，從而可大大降低成本，具有廣泛的應(yīng)用前景。
　　 本文采用新型的低溫超音速火焰噴涂技術(shù)，以球形玻璃粉、WC-12Co粉和不同粒徑

2、WC粉與破碎鈦粉按不同比例均勻混合作為噴涂材料，在Q235鋼和多孔316L不銹鋼基體表面制備了Ti涂層、G(玻璃粉)/Ti復(fù)合涂層、WC-12Co/Ti復(fù)合涂層和WC/Ti復(fù)合涂層，利用OP、SEM、EDS等手段對鈦及其復(fù)合涂層的顯微組織結(jié)構(gòu)和氣密性能、耐腐蝕性能進行了研究。結(jié)果表明，鈦及其復(fù)合涂層均由近表面的疏松結(jié)構(gòu)區(qū)和內(nèi)部致密區(qū)組成，涂層中存在未熔顆粒和添加材料。在配比范圍內(nèi)，添加玻璃粉和WC-12Co粉均有助于降低涂層的孔隙率，而

3、添加不同粒徑WC粉均對涂層的孔隙率沒有明顯的影響。隨著玻璃粉添加量的增加，涂層中玻璃粉鑲嵌量沒有明顯變化；隨著添加量的增加WC-12Co粉在涂層中的鑲嵌量增加；而隨著WC粉添加量的減少和粒徑的增大鑲嵌量明顯減少。涂層的氣密性結(jié)果表明，當(dāng)G/Ti的體積比為1/15和1/20時，涂層粘性系數(shù)最?。黄浯问荳C-12Co/Ti體積比為1/5的復(fù)合涂層。添加玻璃粉和WC-12Co粉均降低了涂層的粘性滲透系數(shù)，提高了涂層的致密度，這是由于硬質(zhì)顆粒對

4、沉積鈦復(fù)合涂層的噴丸夯實作用從而縮小甚至閉合孔隙。電化學(xué)測試結(jié)果表明，自腐蝕電流密度大小順序為：Q235鋼基體>有WC-12Co/Ti復(fù)合涂層的Q235鋼>有G1涂層的Q235鋼>有純鈦涂層的Q235鋼>有G2、G3、G4涂層的Q235鋼>純鈦板，說明涂層對基體具有保護作用。中性鹽霧腐蝕結(jié)果表明，Q235鋼和有涂層的Q235鋼抗鹽霧腐蝕順序為：Q235鋼基體<有WC-12Co/Ti復(fù)合涂層的Q235鋼、有純鈦涂層的Q235鋼<有G1涂層

5、的Q235鋼<有G2、G3、G4涂層的Q235鋼。涂層腐蝕機理為腐蝕介質(zhì)通過涂層內(nèi)部的孔洞、裂紋等缺陷擴散到界面，造成基體腐蝕。而WC-12Co/Ti復(fù)合涂層中Ti與WC-12Co形成的電偶腐蝕可能促進了涂層的腐蝕孔隙出現(xiàn)，從而推動了腐蝕介質(zhì)進入界面，一旦進入界面，則加速腐蝕基體，導(dǎo)致涂層剝落。根據(jù)對鈦及其復(fù)合涂層的綜合性能對比，鈦復(fù)合涂層顯微結(jié)構(gòu)和氣密性均優(yōu)于純鈦涂層，G/Ti復(fù)合涂層(除G/Ti配比為1/5制備的涂層)耐腐蝕性能優(yōu)于