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HVOF热喷WC-12Co和ni60涂层在不同攻角下的固体粒子冲蚀行为

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表面技术 2022年第12期51卷 109-115页

作者：奚运涛贾毛张军黄雪萍乔玉龙西安石油大学材料科学与工程学院西安市高性能油气田材料重点实验室西安710065 中国石油长庆油田分公司科技发展部西安710021 中国石油长庆油田分公司第二采气厂西安710200 中国石油长庆油田分公司第一采气厂西安710018

目的解决输气管线弯头冲蚀损伤而导致的刺漏问题。方法采用超音速火焰喷涂(HVOF)方法在20#钢基材上分别制备WC-12Co和ni60涂层。采用显微硬度计测试基材及涂层截面显微硬度。采用X射线衍射仪(XRD)分析涂层表面成分。采用自制喷射式气固... 详细信息

目的解决输气管线弯头冲蚀损伤而导致的刺漏问题。方法采用超音速火焰喷涂(HVOF)方法在20#钢基材上分别制备WC-12Co和ni60涂层。采用显微硬度计测试基材及涂层截面显微硬度。采用X射线衍射仪(XRD)分析涂层表面成分。采用自制喷射式气固冲蚀试验机开展30°、50°、90°3种攻角下固体粒子冲蚀(SPE)试验。采用扫描电子显微镜(SEM)观察SPE试验前后表面和截面的微观形貌,开展基材和2种涂层的SPE机理及冲蚀速率研究。结果在30°攻角下,SPE机理以犁削为主,冲蚀速率受表面硬度的影响较大,20#钢冲蚀速率最大,而WC-12Co涂层的冲蚀速率最小;在50°攻角下,SPE机理为犁削和多冲疲劳混合机理,20#钢的冲蚀速率仍然最大,ni60涂层和WC-12Co涂层的冲蚀速率相当,均较小;在90°攻角下,冲蚀机理以多冲疲劳损伤为主,WC-12Co涂层的缺陷较少,界面无裂纹,冲蚀速率最小,而ni60涂层界面处存在裂纹,内部缺陷较多,抗疲劳性能差,冲蚀速率最高。结论WC-12Co涂层在3种不同攻角下都表现出优异的抗冲蚀性能,为提升输气管线弯头抗冲蚀损伤提供了有力的保障。

关键词： WC-12Co涂层 ni60涂层冲蚀攻角弯头

等离子喷涂PEMFC不锈钢双极板ni60涂层的耐腐蚀性研究

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等离子喷涂PEMFC不锈钢双极板Ni60涂层的耐腐蚀性研究

作者：吴景玉大连海事大学

学位级别：硕士

双极板作为PEMFC的关键部件之一,对燃料电池的使用性能和寿命起到了决定性的作用。金属双极板相较于石墨双极板,拥有更高的机械强度,电导率及热导率也更为优秀,其中,不锈钢因其具有成本低廉、耐腐蚀性能优异等诸多优势,目前已受到国内... 详细信息

双极板作为PEMFC的关键部件之一,对燃料电池的使用性能和寿命起到了决定性的作用。金属双极板相较于石墨双极板,拥有更高的机械强度,电导率及热导率也更为优秀,其中,不锈钢因其具有成本低廉、耐腐蚀性能优异等诸多优势,目前已受到国内外研究人员的广泛关注。但同时不锈钢因腐蚀生成的钝化膜拥有很大的电阻率,使燃料电池运行的损耗大大增加,并在长时间的运行中会出现点蚀现象,严重的话会引起穿孔,因此选择用热喷涂的方式在不锈钢双极板上喷涂ni60涂层提高双极板的耐腐蚀及导电性能。本文选用大气等离子喷涂(APS)及低压等离子喷涂(LPPS)技术制备ni60涂层,研究涂层组织结构与耐腐蚀性及导电性的关系。选择APS制备ni60涂层,研究不同喷涂功率及真空热处理温度对涂层耐腐蚀性能及导电性能的影响,比较得出孔隙率最低且耐腐蚀性最佳的涂层,确定最佳喷涂功率及真空热处理温度;为了进一步提高ni60涂层的性能,选择LPPS制备ni60涂层,分别在相同喷涂功率及真空热处理温度下,比较两种涂层耐腐蚀性能及导电性能的差异。利用扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜、X射线衍射仪(XRD)等仪器对涂层组织和相结构进行了表征,再利用电化学工作站测得ni60涂层的耐腐蚀性能及导电性能的差异,根据试验得到以下结论:(1)采用电流强度为200 A、300 A、400 A的大气等离子喷涂技术制备ni60涂层,研究涂层组织结构与耐腐蚀性及导电性的关系。随着喷涂功率的增加,涂层孔隙率逐渐降低,涂层耐腐蚀性呈先提高后降低的趋势,导电性呈降低趋势。电流强度为300 A时,涂层表现出较好的耐腐蚀性能,动电位腐蚀电流密度值为1.815×10 A·cm;在150N·cm压力下,涂层的接触电阻值分别为16.5 mΩ·cm、20 mΩ·cm、23.5 mΩ·cm。相同压力下,316L不锈钢(316L Stainless Steel,316L SS)基体接触电阻值为86 mΩ·cm,这表明该涂层改善了316L SS表面的导电性。(2)研究涂层经过900℃、1000℃、1100℃真空热处理后涂层组织结构与耐腐蚀性及导电性的关系。随着热处理温度的提升,涂层内部孔隙率及层状间隙数量大大降低,涂层耐腐蚀性逐渐提高,导电性逐渐增强。真空热处理温度为1100℃时,涂层内部Cr B相发生了明显的聚合现象。此时,涂层表现出较好的耐腐蚀性能,动电位腐蚀电流密度值为3.897×10 A·cm,在0.6 V恒电位作用下,电流密度最终稳定在5.0×10 A·cm左右;在150 N·cm压力下,该涂层表现出优异的导电性能,接触电阻值为11 mΩ·cm。(3)为进一步提高涂层性能,采用低压等离子喷涂制备ni60涂层。未经真空热处理时,LPPS-ni60涂层内部孔隙率较低,涂层较为致密,表现出较好的耐腐蚀性能及较好的导电性能,动电位腐蚀电流密度值为2.580×10 A·cm,在150 N·cm压力下,涂层接触电阻值为18 mΩ·cm;经1100℃真空热处理后,APS-ni60及LPPS-ni60涂层内部皆表现出较低的空隙率,但APS-ni60涂层内部Cr B相的聚合更为显著,且涂层表现出较好的耐腐蚀性能及较好的导电性能。

关键词：双极板大气等离子喷涂 ni60涂层耐腐蚀性导电性

强制冷却对感应重熔ni60合金涂层组织结构的影响

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中国有色金属学报 2016年第2期26卷 375-382页

作者：王鹏春路阳杨效田肖荣振杨晓伟兰州理工大学材料科学与工程学院兰州730050 兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050

采用超音速等离子喷涂技术在45号钢基体上预制ni60合金涂层,利用定向冷却装置在不同流量冷却水条件下,对感应重熔后的涂层进行强制冷却。通过OM、SEM（EDS）、XRD等手段研究了不同流量冷却水对感应重熔涂层组织结构的影响。结果表明：... 详细信息

采用超音速等离子喷涂技术在45号钢基体上预制ni60合金涂层,利用定向冷却装置在不同流量冷却水条件下,对感应重熔后的涂层进行强制冷却。通过OM、SEM（EDS）、XRD等手段研究了不同流量冷却水对感应重熔涂层组织结构的影响。结果表明：随着冷却水流量的不断增大,感应重熔涂层的组织结构发生了极大改变,涂层与基体之间形成了一条明显的冶金结合带;当流量为80 L/h时,涂层中形成的＂十字架＂形结构的定向凝固组织结构致密细小,对称性最好,且具有较好的取向一致性;晶粒沿[001]方向的偏离角θ较小,仅在0°~8°之间,而具有高度（（200）晶面）择优取向趋势。

关键词： ni60涂层感应重熔强制冷却定向凝固组织择优取向

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高中频感应熔涂ni60涂层组织分析

材料工程 2003年第4期31卷 3-5页

作者：张增志韩桂泉付跃文沈立山中国矿业大学北京100083

分析了高频、中频感应熔涂ni60涂层的显微组织。结果表明,高频感应熔涂ni60涂层与基体形成了良好的冶金结合,在涂层与基体之间存在明显的扩散转移层。高频感应熔涂涂层组织均匀细致,有丰富的增强耐磨性的硬质相。相比之下,中频感应熔涂... 详细信息

分析了高频、中频感应熔涂ni60涂层的显微组织。结果表明,高频感应熔涂ni60涂层与基体形成了良好的冶金结合,在涂层与基体之间存在明显的扩散转移层。高频感应熔涂涂层组织均匀细致,有丰富的增强耐磨性的硬质相。相比之下,中频感应熔涂涂层基本上均为针状组织,形成贫铬区倾向较大。

关键词：高频感应熔涂中频感应熔涂 ni60涂层显微组织镍合金涂层

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放电等离子烧结ni60涂层的组织与性能

金属热处理 2011年第4期36卷 78-81页

作者：丁小芹梁翠韩小云王贤瑞游航徐金富宁波工程学院材料工艺研究所浙江宁波315016 华东理工大学材料科学与工程学院上海200237

利用放电等离子烧结技术在45钢基体上制备ni60涂层,并对ni60涂层的显微组织、界面结合情况以及耐磨性能进行分析。结果表明:ni60涂层主要由γ-ni、CrB、Cr7C3等相组成;涂层与基体在界面处形成了良好的冶金结合,涂层硬度为597.5 HV0.3,... 详细信息

利用放电等离子烧结技术在45钢基体上制备ni60涂层,并对ni60涂层的显微组织、界面结合情况以及耐磨性能进行分析。结果表明:ni60涂层主要由γ-ni、CrB、Cr7C3等相组成;涂层与基体在界面处形成了良好的冶金结合,涂层硬度为597.5 HV0.3,过渡层硬度从597.5 HV0.3到209.6 HV0.3呈梯度分布,宽度大约为0.3 mm,涂层与基体的结合强度约为710 MPa;涂层在磨粒磨损的条件下体积磨损率为5.43×10-2cm3/h。

关键词：放电等离子烧结 ni60涂层磨粒磨损

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真空烧结熔覆ni60涂层的组织和性能

金属热处理 2017年第7期42卷 83-87页

作者：肖逸锋曾凡检匡雯慧吴靓许艳飞钱锦文贺跃辉湘潭大学机械工程学院湖南湘潭411105 湘潭大学焊接机器人及应用技术湖南省重点实验室湖南湘潭411105 中南大学粉末冶金国家重点实验室湖南长沙410083

利用真空烧结熔覆技术在Q235钢基体上制备ni60涂层,并对ni60涂层的显微组织、硬度、耐磨性和耐腐蚀性进行分析。结果表明:ni60涂层主要由γ-(ni,Fe)、CrB和Cr_(23)C_6等相组成,涂层与基体界面处冶金结合良好;涂层的表面硬度为58.3 HRC,... 详细信息

利用真空烧结熔覆技术在Q235钢基体上制备ni60涂层,并对ni60涂层的显微组织、硬度、耐磨性和耐腐蚀性进行分析。结果表明:ni60涂层主要由γ-(ni,Fe)、CrB和Cr_(23)C_6等相组成,涂层与基体界面处冶金结合良好;涂层的表面硬度为58.3 HRC,横截面上自表面到基体的硬度自676 HV0.2到220 HV0.2呈梯度分布;涂层的耐磨性为Q235钢的21.7倍,磨损机制为轻微的塑性切削和硬质相的脆性剥落;涂层的耐腐蚀性明显优于基体。

关键词：真空烧结熔覆 ni60涂层耐磨性耐腐蚀性

火焰喷焊和等离子堆焊制备ni60及ni60-WC涂层的组织与性能

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机械工程材料 2017年第10期41卷 38-43,47页

作者：李朋洋余新泉黄怡潘徐杰东南大学材料科学与工程学院江苏省先进金属材料高技术研究重点实验室南京211189 江苏省核电阀门重点实验室南通226200

采用火焰喷焊与等离子堆焊工艺分别制备了ni60与ni60-WC涂层,对比研究了两种涂层的显微组织、物相组成、硬度和耐磨性能。结果表明:ni60与ni60-WC喷焊层比相应堆焊层的内部缺陷多、孔隙率高;喷焊层硬度曲线波动大,堆焊层硬度分布均匀;... 详细信息

采用火焰喷焊与等离子堆焊工艺分别制备了ni60与ni60-WC涂层,对比研究了两种涂层的显微组织、物相组成、硬度和耐磨性能。结果表明:ni60与ni60-WC喷焊层比相应堆焊层的内部缺陷多、孔隙率高;喷焊层硬度曲线波动大,堆焊层硬度分布均匀;喷焊层磨损表面粗糙,划痕较多,而堆焊层磨损表面平滑;WC颗粒的添加提高了喷焊层与堆焊层的硬度和耐磨性;火焰喷焊工艺下,WC颗粒的添加使得涂层孔隙率增大,WC颗粒发生一定的脱碳,而等离子堆焊工艺下WC颗粒的添加对涂层孔隙率影响不大,WC颗粒能较完整地保存在涂层内。

关键词：等离子堆焊火焰喷焊 ni60涂层 WC 耐磨性能

添加金刚石颗粒的ni60涂层组织和性能研究

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表面技术 2016年第9期45卷 100-105页

作者：徐峰王丹周小平湖北工业大学机械工程学院武汉430068

目的研究金刚石颗粒对ni60涂层的组织硬度和耐磨性的影响,对比无金刚石颗粒的ni60涂层与含20%金刚石颗粒的ni60涂层的组织及性能差异。方法将预热后的ni60和ni60+20%金刚石粉末在Ar气保护下球磨10 h,对球磨后的粉末进行造粒,过筛后,选... 详细信息

目的研究金刚石颗粒对ni60涂层的组织硬度和耐磨性的影响,对比无金刚石颗粒的ni60涂层与含20%金刚石颗粒的ni60涂层的组织及性能差异。方法将预热后的ni60和ni60+20%金刚石粉末在Ar气保护下球磨10 h,对球磨后的粉末进行造粒,过筛后,选出粒度低于200目的粉末作为喷涂材料,并在钢基体表面进行火焰喷涂,制备ni60涂层和含20%金刚石颗粒的ni60涂层,对获得的涂层进行X射线衍射分析、扫描电镜观察、显微硬度和耐磨性测试。结果通过火焰喷涂获得了组织致密性较好的ni60涂层和含20%金刚石颗粒的ni60涂层。抛光后,ni60涂层的断面整洁,无粗糙区域,而含20%金刚石颗粒的ni60涂层断面出现大面积粗糙区域。ni60涂层的显微硬度约为694.2HV,含20%金刚石颗粒的ni60涂层的显微硬度约为891.8HV。在载荷6 N、转速为1000 r/min的条件下,ni60涂层每10 min的磨损量为10.7×10-5 g/mm2,20%金刚石颗粒的ni60涂层每10 min的磨损量为9.6×10-5 g/mm2。结论由于金刚石颗粒的硬度非常高,经过砂纸打磨和抛光后,含20%金刚石颗粒的ni60涂层断面不会像纯金属涂层那样出现光洁、整齐的形貌,而是在涂层局部区域出现较粗糙的形貌。通过对比ni60涂层和20%金刚石颗粒的ni60涂层的力学性能,20%金刚石颗粒的ni60涂层的显微硬度高于ni60涂层,耐磨性比ni60涂层好。在低载荷、高滑动摩擦速率的条件下,涂层以微量去除的磨损方式进行。

关键词：球磨火焰喷涂 ni60涂层 ni60+20%金刚石涂层显微硬度耐磨性

纯铜表面脉冲激光熔覆ni60涂层的结构与性能研究

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激光技术 2017年第1期41卷 40-46页

作者：房永祥齐丽君王珂王海林朱长虹朱广志朱晓华中科技大学光学与电子信息学院激光加工国家工程研究中心武汉430074

为了克服纯铜表面激光熔覆时热量难以积聚的困难,得到冶金结合良好的ni60熔覆层,采用预热辅助脉冲激光熔覆的方法,在纯铜表面进行了ni60合金粉末的熔覆实验,并建立了纯铜表面预热辅助脉冲激光熔覆过程的3维瞬态热弹塑性模型,对温度场及... 详细信息

为了克服纯铜表面激光熔覆时热量难以积聚的困难,得到冶金结合良好的ni60熔覆层,采用预热辅助脉冲激光熔覆的方法,在纯铜表面进行了ni60合金粉末的熔覆实验,并建立了纯铜表面预热辅助脉冲激光熔覆过程的3维瞬态热弹塑性模型,对温度场及残余应力进行了仿真。预热温度达到573K时,ni60熔覆层中裂痕完全消除;预热温度为673K时,激光熔覆的加工效率提升了2.2倍;预热辅助脉冲激光熔覆得到的ni60熔覆层平均硬度达到800HV0.2;常温下,ni60熔覆层与ASTM52100钢相对耐磨性为4.45,摩擦系数约是铜和ASTM 52100钢的57%。结果表明,随着预热温度的升高,ni60熔覆层中裂纹减少,激光熔覆效率提高;ni60熔覆层有效地提高了表面硬度,减小了摩擦系数。通过预热辅助脉冲激光熔覆技术,在纯铜表面制备得到无裂纹、无气孔的ni60熔覆层,可有效地提高铜基材的硬度与耐磨性。

关键词：激光技术 ni60涂层预热辅助脉冲激光熔覆纯铜残余应力耐磨性