等离子喷涂AlO基涂层的组织和耐腐蚀性能研究

摘要

本课题用等离子喷涂技术在Q235钢表面制备了Al<,2>O<,3>和．Al<,2>O<,3>-13％TiO<,2>涂层。借助光学显微镜、扫描电镜、显微硬度计和X射线衍射仪等，观察涂层形貌和致密度，测量涂层厚度和显微硬度，分析Al<,2>O<,3>涂层、Al<,2>O<,3>-13％TiO<,2>涂层的相结构，探讨了等离子喷涂过程中Al<,2>O<,3>涂层、Al<,2>O<,3>-13％TiO<,2>涂层的相变化。 采用有机硅树脂封孔剂对Al<,2>O<,3>涂层和Al<,2>O<,3>-13％TiO<,2>涂层进行了封孔处理，并对封孔处理和不封孔处理的Al<,2>O<,3>涂层和Al<,2>O<,3>-13％TiO<,2>涂层以及传统电镀硬铬层进行了盐雾腐蚀、质量浓度为5％HCl溶液全浸泡腐蚀、质量浓度为5％NaOH溶液全浸泡腐蚀，得到了Al<,2>O<,3>涂层和Al<,2>O<,3>-13％TiO<,2>涂层在不同介质中的失重、腐蚀速率随时间的变化关系曲线图，分析了Al<,2>O<,3>涂层和Al<,2>O<,3>-13％TiO<,2>涂层以及电镀硬铬层的腐蚀机理。用电化学方法测定了不封孔的Al<,2>O<,3>-13％TiO<,2>涂层、封孔的Al<,2>O<,3>涂层和Al<,2>O<,3>-13％TiO<,2>涂层以及电镀硬铬层的极化曲线，比较了3种涂层和电镀硬铬层的耐腐蚀倾向。 试验结果表明，等离子喷涂Al<,2>O<,3>涂层和Al<,2>O<,3>-13％TiO<,2>涂层均为层状多孔结构。Al<,2>O<,3>-13％TiO<,2>涂层的致密性好于Al<,2>O<,3>涂层，Al<,2>O<,3>涂层的孔隙率为6％，Al<,2>O<,3>-13％TiO<,2>涂层的孔隙率为4％。Al<,2>O<,3>涂层和Al<,2>O<,3>-13％TiO<,2>涂层的平均显微硬度分别为1381Hv、1161Hv，远高于硬铬的硬度值699Hv。Al<,2>O<,3>粉末和Al<,2>O<,3>-13％TiO<,2>粉末在等离子喷涂过程中发生了相变，大部分α-Al<,2>O<,3>转变成γ-Al<,2>O<,3>。 腐蚀试验结果表明，有机硅封孔处理的Al<,2>O<,3>涂层和Al<,2>O<,3>-13％TiO<,2>涂层在中性盐雾下的耐蚀性能约为硬铬层的21倍；在酸性条件下，达到了硬铬层的300倍以上；在碱性条件下，约为硬铬层的6倍。用有机硅封孔处理的Al<,2>O<,3>涂层与Al<,2>O<,3>-13％TiO<,2>涂层的耐蚀性相当；封孔处理对Al<,2>O<,3>涂层和Al<,2>O<,3>-13％TiO<,2>涂层的耐蚀性影响显著，能大大提高涂层的防腐蚀能力。 电化学试验测得试样的自腐蚀电流密度从大到小依次为：硬铬层>不封孔Al<,2>O<,3>-13％TiO<,2>涂层>封孔Al<,2>O<,3>-13％TiO<,2>涂层>封孔Al<,2>O<,3>涂层；腐蚀电位从低到高依次为：不封孔Al<,2>O<,3>-13％TiO<,2>涂层<硬铬层<封孔Al<,2>O<,3>-13％TiO<,2>涂层<封孔Al<,2>O<,3>涂层。这表明经有机硅处理的Al<,2>O<,3>涂层的腐蚀倾向最小，而硬铬层和不封孔的Al<,2>O<,3>-13％TiO<,2>涂层的腐蚀倾向最大。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题的提出

1.2热喷涂技术

1.2.1热喷涂技术的发展

1.2.2热喷涂原理、特点及应用

1.3电弧喷涂技术

1.4超音速火焰喷涂

1.5等离子喷涂技术

1.5.1等离子喷涂技术的发展

1.5.2等离子喷涂的特点

1.5.3等离子喷涂工艺

1.5.4等离子喷涂技术的应用

1.6主要研究内容

第二章试验条件及方法

2.1试样制备

2.1.1喷涂试样制备

2.1.2硬铬试样制备

2.1.3金相试样制备

2.1.4腐蚀试样制备

2.2涂(镀)层质量表征

2.2.1涂层形貌与组织结构分析

2.2.2涂层致密性测定

2.2.3涂层显微硬度测定

2.3腐蚀试验

2.3.1中性盐雾试验

2.3.2化学浸泡腐蚀

2.3.3电化学测试

2.4腐蚀评价

2.4.1外观法

2.4.2金相法

2.4.3重量法

2.5本章小结

第三章涂层的组织结构

3.1涂(镀)层的形貌

3.2涂(镀)层的结合状况

3.3涂(镀)层的致密性

3.4涂(镀)层的厚度

3.5喷涂过程中的相变

3.5.1Al2O3涂层的相组成

3.5.2AT13涂层的相组成

3.6涂(镀)层的显微硬度

3.7本章小结

第四章腐蚀试验结果及分析

4.1盐雾腐蚀试验结果

4.2 5%(mass)HCl溶液浸泡腐蚀试验结果

4.3 5%(mass)NaOH溶液浸泡腐蚀试验结果

4.4腐蚀介质对陶瓷涂层腐蚀速度的影响

4.5电化学试验结果分析

4.6腐蚀机理分析

4.7本章小结

第五章结论与展望

参考文献

致谢

作者简介

攻读硕士学位期间发表的论文