【摘 要】
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冷喷涂(Cold Spray)以压缩气体作为加速介质,带动金属颗粒在固态下以极高的速度碰撞基板,使颗粒发生强烈的塑性变形而沉积形成涂层,从而可保存原材料的化学成分和显微组织结构,避免氧化、成分烧损、晶粒长大、相变、拉伸残余应力、孔隙率高等热喷涂涂层的缺陷,获得致密度高、组织分布均匀的高质量涂层.本文利用冷喷涂技术分别在Al、316L不锈钢和Mg基体上获得了Al5056涂层及SiC颗粒增强Al505
【机 构】
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西南石油大学化学化工学院,成都,610500;里昂国立应用科学院材料学院,法国,60100 里昂国
【出 处】
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第八届全国腐蚀大会暨第217场中国工程科技论坛
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冷喷涂(Cold Spray)以压缩气体作为加速介质,带动金属颗粒在固态下以极高的速度碰撞基板,使颗粒发生强烈的塑性变形而沉积形成涂层,从而可保存原材料的化学成分和显微组织结构,避免氧化、成分烧损、晶粒长大、相变、拉伸残余应力、孔隙率高等热喷涂涂层的缺陷,获得致密度高、组织分布均匀的高质量涂层.本文利用冷喷涂技术分别在Al、316L不锈钢和Mg基体上获得了Al5056涂层及SiC颗粒增强Al5056基复合涂层,研究了涂层微观结构与腐蚀电化学行为之间的关系,以及涂层与不同基体之间的电偶作用机制,分析了添加SiC颗粒的影响.SEM、X射线断层扫描结果显示,通过调整喷涂参数,各种基体上的涂层厚度均可达200μm以上；并且涂层结构致密,孔隙率低,Al5056涂层孔隙率低于3％,SiC颗粒增强Al5056基复合涂层孔隙率低于1％.SiC颗粒的添加降低了涂层的孔隙率,提高了致密度.不同基体上涂层的开路电位均可在8小时之后达到稳定,且电位波动范围一致,极化曲线也很类似,表明涂层中不存在从表面贯穿至基体的通道,基体与腐蚀介质被完全隔离.然而随着涂层服役时间的延长,腐蚀会造成涂层内的局部缺陷,从而导致涂层/基体之间产生电偶作用.通过电偶腐蚀实验对涂层与不同基体之间的电偶腐蚀机理进行了研究,结果显示Al5056涂层及SiC颗粒增强Al5056基复合涂层在Al基体及316L不锈钢基体上电偶腐蚀电流为正,涂层在电偶对中为阳极.SiC颗粒的添加降低了电偶腐蚀电流.涂层与Al基体的电偶腐蚀为阴极控制,涂层与316L不锈钢的电偶腐蚀为混合控制.涂层在Mg基体上电偶电流为负,即涂层为Mg基体提供阴极保护.SiC颗粒的添加降低了电偶腐蚀电流.总的研究结果表明孔隙率是影响冷喷涂涂层耐腐蚀性能的重要微观结构特征,添加SiC颗粒增强相是有效的降低涂层孔隙率的方法.冷喷涂涂层在不同基体材料上体现出不同的防腐蚀机理,主要包括牺牲阳极阴极保护和阴极性涂层.对于阳极性涂层,随着腐蚀发展,涂层中孔隙率增大,形成贯穿通道后,基体作为电偶腐蚀对中的阴极,在涂层的阳极保护下,腐蚀被抑制.对于阴极性涂层,一旦孔隙率增大至形成贯穿通道,基体暴露于腐蚀介质,大阴极-小阳极的电偶腐蚀将加剧基体的腐蚀.即阴极性涂层对致密度有更高的要求.可见,冷喷涂涂层微观结构对其耐腐蚀性能有极大影响.对具有不同腐蚀机理的涂层,微观结构影响不同.
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