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中文题名:

 低压冷喷涂纯铝涂层制备技术研究    

姓名:

 柳敏志    

学号:

 104972100033    

保密级别:

 公开    

论文语种:

 chi    

学科代码:

 080502    

学科名称:

 材料学    

学生类型:

 硕士    

学位:

 工学硕士    

学校:

 武汉理工大学    

院系:

 材料科学与工程学院    

专业:

 复合材料学    

研究方向:

 低压冷喷涂制备铝涂层在海洋环境中对钢结构防腐方面的应用    

第一导师姓名:

 程旭东    

第一导师院系:

 武汉理工大学    

完成日期:

 2013-05-28    

答辩日期:

 2013-05-28    

中文关键词:

 低压冷喷涂 ; 沉积效率 ; 显微硬度 ; 结合力强度 ; 磨损量 ; 耐蚀性能    

中文摘要:
冷喷涂技术是近几年发展起来的新型喷涂工艺,也是热喷涂家庭中的一位新成员。低压冷喷涂是在传统冷喷涂技术上改进的一种新的工艺;与传统冷喷涂技术相比,低压冷喷涂工艺大大降低了粉末输送气体的压力,这样不但从设备上简化了输送气体的循环系统,而且更大程度上降低了喷涂时压力、温度对粉末性能的影响,同时也继承了喷涂温度低、粉末无氧化现象和涂层致密、结合力高,孔隙率低的优点,而且这种低压冷喷涂工艺不需要大型的气体循环设备,有利于该技术在工业中的广泛应用。本论文主要研究内容是,利用低压冷喷涂工艺以氧化铝粉末和铝粉的混合粉末为原料制备Al涂层,改变不同工艺参数值,从沉积效率的角度上得到最佳的工艺参数。研究氧化铝粉末的含量对铝涂层的沉积效度的影响,从涂层的显微硬度、结合强度、耐磨性及耐腐蚀性能的角度,研究氧化铝粉的含量对铝涂层物理性能与电化学性能的影响;并且利用等离子喷涂工艺制备同样成分的涂层,比较分析等离子喷涂工艺与低压冷喷涂工艺制备的涂层,在显微硬度、结合强度、耐磨性及耐腐蚀性能方面的不同区别;为低压冷喷涂制备Al涂层工艺在海洋环境中钢结构的长效防腐应用提供一定的理论依据。以提高沉积效率为目的,改变低压冷喷涂的不同工艺参数,计算其沉积效率,得出低压铝涂层制备的最优工艺参数为:载气温度:300~400℃;载气压力:0.6~1.0Mpa;喷涂距离:20~30mm;进粉速度:25~40 g/min;喷嘴的横向移动速度:2~4m/min。为了进一步研究添加剂氧化铝粉末对铝粉沉积效率的影响,对低压冷喷涂制备的铝涂层进行表面与截面的微观表征,扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)表明:细小的铝粉在动能的冲击下聚集在一起形成体积更大的铝颗粒,而且在涂层形成过程中出现了少量的铝粉氧化的现象;而氧化铝相在喷涂过程中没有发生体积变化,氧化铝相与铝涂层是以嵌合的结合方式。因为铝粉末是依附在氧化铝相周围不断的沉积,纯铝粉是不能沉积形成有一定厚度的涂层,所以适当的氧化铝相的加入,有利于提高粉末的沉积效率。通过对涂层进行结合力强度、显微硬度、摩擦-磨损、中性盐雾与电化学极化实验的研究发现:随着Al2O3的含量继续增加,涂层的沉积效率有明显提高;而其对涂层的结合力强度与显微硬度的影响不大;摩擦-磨损量在Al2O3的含量30%时,达到了最小值;从中性盐雾实验结果得出:Al2O3的含量为30%的涂层的耐腐蚀效果最佳。为了比较低压冷喷涂与传统的热喷涂工艺制备铝涂层性能的区别,采用等离子喷涂工艺制备了相同成分的铝涂层;通过对两种工艺制备的涂层进行结合力强度、显微硬度、摩擦-磨损、中性盐雾与极化实验的研究,结果表明:低压冷喷涂的涂层的平均结合强度高,涂层的孔隙率小,涂层的平均显微硬度高,这些主要是由涂层的致密性占主导作用;从磨损量值看,低压冷喷涂层的磨损量比等离子喷涂的小33.3mg/h;从600h的中性盐雾加速腐蚀试验的结果得出:等离子喷涂涂层的腐蚀速率最大值为36.88 g/m2•h,而低压冷喷涂涂层腐蚀速率的最大值为8.21 g/m2•h,比等离子喷涂的铝涂层腐蚀速率要低的多。综合考虑以上因素,低压冷喷涂制备铝及铝基涂层在海水环境防腐蚀方面有很大的优势。
中图分类号:

 TG174    

馆藏号:

 TG174/0033/2013    

备注:

 403-西院分馆博硕论文库;203-余家头分馆博硕论文库    

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