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结晶器HVOF功能梯度涂层孔隙率与显微硬度的试验

发布日期:2012-02-22 文章作者: 张颖 王佳杰 许建平 王威 文章来源:焊接文摘 浏览次数:3687次

0前言

  在连铸生产中,结晶器是连铸机的心脏。结晶器铜板因承受高温氧化、冷热疲劳而产生热裂纹,因温度梯度过大而产生的变形,因高温蒸气引起的气蚀,因引锭、拉坯和振动产生摩擦、磨损以及调锥度、在线调宽带来的划伤等[1],因此要求结晶器铜板表面处理。连铸结晶器表面改性一般采用电镀、化学镀、电铸、复合镀、热喷涂和高温自蔓延等方法[2-3]。超音速火焰喷涂( HVOF)技术的出现,以优异的性能为替代电镀打下了坚实的技术基础[4]。日本结晶器采用热喷涂使过钢量提高了一倍多[5]。中国也开展了结晶器热喷涂技术的相关研究[6]。本文试验选用HVOF技术在结晶器铜板上喷涂CoNiCrAIY+CoCrMoSi功能梯度涂层,对涂层的孔隙率、显微硬度性能进行了研究。

1  试验材料及方法

  试验材料为CrZrCu基体,电镀试样为某钢厂结晶器上使用的Ni-Co合金镀层。喷砂采用22目白刚玉砂。喷涂设备为JP-5000型超音速火焰喷涂(HVOF)系统,喷涂CoNiAIY打底层和CoMoCrSi工作层,打底涂层厚度为0. 15~0.25 mm,工作涂层厚度为0.8~1.0 mm。合金粉末为Praxair公司生产。HVOF喷涂工艺参数见表1

  采用德国CARL ZEISS研究级正立智能材料显微镜Axio Imager.A 1m及中文图象分析系统对试样的组织进行观察和孔隙率分析。采用静态压痕法测量试样的显微硬度,硬度仪型号为HVS-1000,载荷为2.94 N,加载时间为20 s,放大倍数为400

2  试验结果与分析

  孔隙率是涂层的重要性能指标,作耐蚀性涂层应用时,腐蚀介质就会通过孔隙浸透到基材表面。功能梯度涂层均匀致密,孑L隙率低得多,很明显会大大提高耐蚀性。在光学显微镜下每个试样的涂层选择10个视场,然后分别用图象分析系统算出其孔隙率并求其平均值。图1为涂层孔隙率实验分析图,表2为涂层孔隙率分析计算的结果,涂层的隙率仅为1. 466%。涂层的孔隙率受多种因素的影响,如粒子的特性、喷涂材料的物理性能、基体的表面状态等。涂层由变形粒子堆叠形成,变形粒子在堆叠过程中往往不能完全重叠,速度较低的粒子由于变形不充分容易产生不完全重叠,从而形成孔隙。工艺优化后的功能梯度涂层喷涂粒子的速度高,粒子沉积时撞击力大,变形充分,大大减少了粒子间的不完全重叠。

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