热喷涂涂层质量的检测和评定影响因素分析

05月21日 09:49 23

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热喷涂涂层质量的检测和评定是涂层质量保证和满足功能使用的基本依据,是技术仲裁的凭证。然而,热喷涂涂层为熔融颗粒星层叠状堆集,与基体主要为机械嵌合的机械结合状态,另一方面涂层的使用环境条件千差万别,对涂层性能的要求不尽相同,给涂层性能的检测和评价带来远比整体材料性能的检测和评价更多的困难。

这主要表现在以下几个方面:

1) 涂层性能强烈地受到喷涂方法和喷涂工艺参数的影响。同样的喷涂材料,选用不同的喷涂方法,其涂层性能如结合强度、硬度、孔隙率等有明显的差别。即使同一种喷涂材料,同样的喷涂方法,由于喷涂工艺参数如喷涂功率、喷涂距离、喷涂角度不同,其涂层性能也会有明显的区别。

2)涂层性能还受试验条件的影响。使用相同喷涂材料、相同的喷涂方法、同样的喷涂工艺参数,但由于试验条件不同,检测出的涂层性能可能有区别。如涂层的抗拉强度测定中,薄涂层的结合强度比厚涂层的结合强度高;采用不同的粘接剂,测定出来的抗拉结合强度也会有差距,喷除检测用试样比喷涂工件容易过热,测定出来的涂层性能较实际涂层性能低。

3)涂层性能与试样制备有关。圆柱形试样和平面形试样涂层的应力状态分布是不相同的,前者为压应力,后者边缘部位为拉应力。进行抗拉强度试验时,涂层表面的平整性和对偶件表面的粗糙度都会影响检测结果。当进行涂层显微结构检测时,试样制备正确与否,对检测结果影响颇大。由于涂层组织中的硬质相与基体结合力较低时,取样抛光不当,就可能发生硬质相脱落,而误判为涂层孔隙。

4)试验室测定的涂层性能与工件喷涂涂层实际性能的差别。通常是试验使用喷涂试样测定的涂层性能数据高于工件喷涂涂层的实际性能。

5)喷涂涂层性能测试中的分散性和统计性。喷涂涂层结构基本上是由基质相、硬质相和气孔组成,涂层是一种非均质结构的聚合体,加之熔融颗粒撞击基体后变形形成的碟状层叠结构导致涂层力学性能的方向性或各向异性,因而在涂层的不同部位测定的性能就可能不一致,重现性差。

由于上述原因,给热喷涂涂层性能评价带来很大难度。同时,涂层使用条件和使用工况千差万别,对涂层性能提出完全不同要求。如耐蚀涂层要求孔隙率低或无孔隙率,有润滑条件的耐磨涂层要求涂层具有一定的孔隙率,以达到存储油润滑的目的,热障涂层要求相应孔隙率增加隔热效果。所以,迄今为止除对涂层结合强度共性技术制定了国家标准外,还没有涂层性能评价的统一方法和国家标准,只是根据涂层的使用要求和选用的喷涂工艺方法,确定相应的检测方法和相应的技术指标。

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