Page 39 - 2017物理第四期
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李柏涛, 等: 高速电弧喷涂 FeＧCrＧBＧCＧAl涂层的组织结构及其高温腐蚀行为


            层, 被用到锅炉管道腐蚀的防护技术中, 但是由于制                          产物能谱( EDS ) 分析, 探讨涂层的高温腐蚀机理.
            作成本极高, 该涂层没有得到广泛应用                 [ １６ ] .马世宁
            等 [ １７ ] 研制出了高速电弧喷涂 SL３０＋ 高温封孔剂体                  ２  试验结果与讨论
            系的涂层, 起到了很好的防腐蚀效果, 并证实该涂层                         ２．１  涂层的组织结构和力学性能
            性能与 ４５CT 涂层性能相当.                                       图 １ 为高速电弧喷涂 FeＧCrＧBＧCＧAl涂层的截
                 为了降低电厂生产成本, 提高运行安全性, 笔者                       面形貌, 可见涂层比较均匀, 平均厚度为 ７８５ μ m ; 涂
            采用高速电弧喷涂技术制备了 FeＧCrＧBＧCＧAl涂层,                      层呈现出典型的层状结构, 涂层中存在着少量的灰
            并模拟锅炉运行工况, 研究了该涂层在 ６５０ ℃ 条件                        色氧化 物, 涂 层 较 为 致 密, 涂 层 的 平 均 孔 隙 率 为
            下的高温腐蚀行为, 并与 ２０G 锅炉用钢进行对比,                        ４．７６％ ( 体积分数); 基体与涂层的结合处呈波浪形,
            探索涂层的高温腐蚀机理, 为涂层在锅炉防腐蚀方                            涂层的结合强度为 ３１MPa .
            面的应用提供参考.

            １  试样制备与试验方法

            １．１  试样制备
                 采用高速电弧喷涂技术制备 FeＧCrＧBＧCＧAl涂
            层, 喷涂所用粉芯 丝材化学成分 ( 质量分数 / ％ ) 如
            下: ４５．１７Fe , ３７．４４Cr , ６．１２Ni , ５．１３Si , ４．５５B , ０．４３C ,
            １．１６Al . 基 体 材 料 选 用 ２０G 钢,基 体 尺 寸 为
            ３０mm×１０mm×８ mm .在喷涂前先用棕刚玉对
            基体的 ６ 个面进行喷砂处理, 然后使用 SB１０ＧH 型
            电弧喷涂设备对基体的 ６ 个面进行喷涂( 喷涂工艺
            参数如下: 喷涂电压 ３６V , 喷涂电流 １８０A , 喷涂距
            离 ２００ mm , 雾 化 空 气 压 力 ０．６５ MPa , 喷 涂 时 间
            ３０min ), 制备出涂层试样, 并选用 ２０G 锅炉用钢作
            为对比试样.
            １．２  试验方法
                 试验采 用 Na ２ SO ４ 和 K ２ SO ４ 物 质 的 量 比 为             图 １  高速电弧喷涂 FeＧCrＧBＧCＧAl涂层截面 OM 形貌
                                           (
            ７∶３ ) 的混合硫酸盐溶液作为腐蚀介质, 将其涂刷于                                 Fi g 敭１ SectionalOM mor p holo gy ofthe
                                                                            HVASFeＧCrＧBＧCＧAlcoatin g
                                                   
            试样表面, 每个试样表面的涂盐量为 ３ m g cm                 －２ .
            采用增重法测试涂层的腐蚀速率, 在 ６５０ ℃ 的条件                            图 ２ 为 高 速 电 弧 喷 涂 FeＧCrＧBＧCＧAl 涂 层 的
            下进行循环腐蚀试验, 每次腐蚀 ５h 后取出, 冷却至                       XRD 谱, 可 见 涂 层 主 要 由 FeＧCr 固 溶 体、 CrB ,
            室温并用天平称量试样质量, 累计试验 １００h .                         Fe ２ B , FeB 组成.这些在喷涂过程中产生的固溶体
                 采用 HXDＧ１０００TC 型维式硬度计测试涂层的                     相和硼化物交错分布于涂层中, 提高了涂层的硬度.
            硬度, 加 载 载 荷 为 ２．９４ N ( ０．３k g f ), 保 载 时 间 为
            １５s .依据 GB / T８６４２－２００２ « 热喷涂 抗拉结合强
            度的测试» 中规定的对偶试样拉伸法, 采用 REGERＧ
            ５０ 型微机万能材料试验机测试涂层 的结合强 度.
            采用 Bruker公司的 D８Advance 型 X 射线衍射仪
            ( XRD ) 分析高温腐蚀前后涂层的物相组成.采用
            精度为 ０．１m g 的 AL２０４ 型分析天平称量涂层试样
            的腐蚀 增 重.采 用 BX５１M OLYMPUS 型 金 相 显
            微镜( OM ) 和 Phili p sXL３０ 型扫描电镜( SEM ) 分析
                                                                     图 ２  高速电弧喷涂 FeＧCrＧBＧCＧAl涂层的 XRD 谱
            高温腐蚀前后涂层的表面和截面形貌, 并结合腐蚀                                 Fi g 敭２ XRDp atternofHVASFeＧCrＧBＧCＧAlcoatin g

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