镁合金表面热喷涂法制备耐蚀耐磨涂层性能研究

论文摘要

本文研究了在AZ91D镁合金表面采用火焰喷涂和火焰+等离子复合喷涂法制备CoCrAlY-Al2O3/TiO2陶瓷耐蚀耐磨涂层;采用电弧喷涂制备Al、NiCrAl金属耐蚀涂层的制备工艺及涂层性能。利用金相显微镜、扫描电镜（SEM）观察涂层形貌,利用线扫描和能谱测试分析了涂层的成分及结合方式,利用金相图像分析系统测量了涂层的孔隙率。采用热震试验检测了涂层与基体的结合强度,采用干摩擦磨损试验检测了陶瓷涂层的耐磨性能,采用盐水浸泡试验检测了涂层的耐蚀性能,并对电弧喷涂制备的Al、NiCrAl金属耐蚀涂层进行了电化学腐蚀试验,绘制出阳极极化曲线,分析检测其电化学腐蚀性能。研究结果表明:只要工艺控制得当,采用热喷涂法在镁合金表面制备陶瓷、金属涂层是完全可以实现的。经测定,等离子喷涂陶瓷涂层孔隙率为5.42%,火焰喷涂陶瓷涂层孔隙率为13.77%,电弧喷涂金属涂层孔隙率为9.68%,均在正常范围内。能谱分析和线扫描分析表明,涂层与基体间存在元素扩散,从而形成结合强度更高的冶金结合。热震实验证明涂层抗冷热循环的能力很好,印证了涂层与基体有较高的结合强度。摩擦磨损实验表明,陶瓷涂层的耐磨性优于淬火45号钢,大大提高了镁合金表面的耐磨性。盐水浸泡实验表明了金属、及陶瓷梯度涂层都大大提高了镁合金基体的耐蚀性能。对电弧喷涂制备的金属耐蚀涂层进行电化学腐蚀实验,阳极极化曲线表明:NiCrAl、Al金属涂层在3.65%NaCl+5%H2SO4水溶液腐蚀介质中均表现出良好的钝化现象,其钝化区间分别为-0.3～0.6v和0.2～0.7v,Al涂层的工作电流为0.38A ,而NiCrAl涂层的工作电流仅为0.043A。对几种热喷涂方法制得的涂层进行比较发现:等离子喷涂制备的陶瓷涂层在显微硬度、耐磨性、孔隙率、结合强度上均优于火焰喷涂制备的陶瓷涂层。电弧喷涂制备的金属涂层与基体的结合强度最高,同时NiCrAl金属涂层的耐蚀性能优于Al金属涂层。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 镁及镁合金
• 1.1.1 镁及镁合金的性能
• 1.1.2 镁及镁合金的发展历史
• 1.1.3 镁及镁合金的应用
• 1.1.4 镁合金研究遇到的问题
• 1.1.5 镁合金的研究现状
• 1.2 热喷涂技术
• 1.2.1 热喷涂技术简介
• 1.2.2 热喷涂技术的分类
• 1.2.3 热喷涂的基本工艺流程
• 1.2.4 热喷涂方法简介
• 1.2.5 热喷涂技术的特点
• 1.2.6 热喷涂的应用
• 1.3 热喷涂在镁合金上的应用现状
• 1.4 研究内容和目的
• 第二章 试验材料及试验方法
• 2.1 材料的选择
• 2.2 试样制备相关步骤及仪器
• 2.2.1 基体预处理
• 2.2.2 热喷涂法制备涂层
• 2.3 涂层性能检测
• 2.3.1 涂层形貌与成分检测
• 2.3.2 涂层硬度检测
• 2.3.3 涂层与基体结合强度测试
• 2.3.4 耐磨性能测试
• 2.3.5 耐蚀性能测试
• 第三章 试验结果及分析
• 3.1 火焰+等离子喷涂陶瓷梯度涂层形貌、性能测试结果及分析
• 3.1.1 涂层形貌分析
• 3.1.2 涂层耐磨性能测试结果及分析
• 3.1.3 涂层与基体间结合强度测试结果及分析
• 3.1.4 涂层耐蚀性能测试结果及分析
• 2O₃/TiO₂、CoCrAlY-Al₂O₃/TiO₂ 陶瓷涂层形貌、性能测试结果及分析'>3.2 火焰喷涂AZ91D-Al₂O₃/TiO₂、CoCrAlY-Al₂O₃/TiO₂陶瓷涂层形貌、性能测试结果及分析
• 3.2.1 涂层形貌分析
• 3.2.2 涂层耐磨性能测试结果及分析
• 3.2.3 涂层与基体间结合强度测试结果及分析
• 3.2.4 涂层耐蚀性能测试结果及分析
• 3.3 电弧喷涂NiCrAl 、Al金属耐蚀涂层形貌、性能测试结果及分析
• 3.3.1 涂层形貌及结合方式分析
• 3.3.2 涂层与基体结合强度测试结果及分析
• 3.3.3 涂层耐蚀性能测试结果及分析
• 3.4 三种熱喷涂工艺制得涂层性能比较分析
• 3.4.1 不同工艺制得涂层致密度的比较
• 3.4.2 火焰喷涂与等离子喷涂制得陶瓷涂层耐磨性能比较
• 3.4.3 不同工艺制得涂层结合强度的比较
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间所取得的科研成果