碳鋼表面熱障涂層的制備及其性能研究.pdf

1、碳鋼的價(jià)格低廉,加工工藝性能良好,使用經(jīng)驗(yàn)豐富,是目前使用廣泛的結(jié)構(gòu)材料。所以,對(duì)碳鋼的表面防護(hù)仍然是研究的熱點(diǎn)。目前,采用在碳鋼表面添加涂層的方法來(lái)進(jìn)行防腐。作為經(jīng)典的熱障涂層材料,8YSZ在柴油機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)方面表現(xiàn)出良好的熱力學(xué)性能。但是,對(duì)于8YSZ涂層在海洋環(huán)境下對(duì)碳鋼的腐蝕防護(hù)研究很少。本文主要目的是將8YSZ陶瓷涂層應(yīng)用于碳鋼表面,研究其在海水中的防腐性能。
　　 本實(shí)驗(yàn)采用大氣等離子噴涂的方法在碳鋼表面制備厚度25

2、0μm的8YSZ涂層.為了研究粘結(jié)層對(duì)涂層的影響,還制備了具有100μm粘結(jié)層的涂層。用XRD對(duì)涂層表面進(jìn)行物相分析,用SEM結(jié)合能譜分析對(duì)試樣的表面形貌及截面形貌進(jìn)行分析,使用XPS對(duì)腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行定性分析。用無(wú)損檢測(cè)手段——交流阻抗技術(shù)對(duì)海水浸泡下試樣的腐蝕行為進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),研究了浸泡過(guò)程中涂層的表面粗糙度、顯微硬度、結(jié)合強(qiáng)度等性能變化。
　　 8YSZ涂層及粘結(jié)層都是以層狀鋪展在基底的表面。涂層表面比較粗糙且存在微裂紋,涂

3、層內(nèi)部存在孔隙,這種結(jié)構(gòu)使得電解質(zhì)溶液與氧氣能夠穿過(guò)涂層而到達(dá)基底表面。在浸泡過(guò)程中,由于生產(chǎn)了腐蝕產(chǎn)物,表面陶瓷層8YSZ的粗糙度增大,試樣內(nèi)部的結(jié)合強(qiáng)度減小。對(duì)于有粘結(jié)層的試樣,在碳鋼基底與粘結(jié)層之間、8YSZ涂層表面已經(jīng)涂層內(nèi)部都觀察到了腐蝕產(chǎn)物,其呈疏松的片狀結(jié)構(gòu),主要成分是γ-FeOOH。
　　 交流阻抗技術(shù)測(cè)試及等效電路擬合結(jié)果顯示:無(wú)粘結(jié)層的試樣,表現(xiàn)出2個(gè)時(shí)間常數(shù),在浸泡后期,在電極附近出現(xiàn)了由擴(kuò)散引起的Warb