耐磨損性能好:該系列耐磨材料及耐磨陶瓷具有很強(qiáng)的耐磨性,0.02-0.035 mm3/h:
防腐蝕性能?。涸诘蜐舛人?、堿、鹽等腐蝕性環(huán)境中使用.產(chǎn)品性能無變化:
抗拉抗剪性強(qiáng):該系列耐磨材料及耐磨陶瓷與各種底材均有良好的粘結(jié)力,抗剪強(qiáng)度≥15Mpa、抗拉強(qiáng)度≥30Mpa.
抗沖擊性能優(yōu):該系列耐磨材料爰耐磨陶瓷可抵抗高速流體與固體顆粒沖擊,抗壓強(qiáng)度≥100Mpa;
適用范圍廣泛:適用于各種材質(zhì),高速固體硬質(zhì)顆粒對設(shè)備的沖擊磨損,以及腐蝕性介質(zhì)環(huán)境下新設(shè)備的保護(hù)和磨穿報廢設(shè)備的修復(fù)等;
性能價格比高:該系列耐磨材料及耐磨陶瓷售價僅為國外產(chǎn)品價格的1/20.為國內(nèi)同類產(chǎn)品價格的30%-50%。
采用Zn、Al陽極金屬及其合金(如Zn/Al、Al/Mg、Al/Mg/Zn、Al/Mg/Re等)熱噴涂涂層對鋼鐵構(gòu)件、建筑物進(jìn)行長效腐蝕防護(hù)的技術(shù)得到了普遍認(rèn)可和持續(xù)發(fā)展,對其耐久性的測試評價技術(shù)也一直在不斷地改進(jìn)、完善與創(chuàng)新中。由于各類陽極金屬熱噴涂涂層防護(hù)性能的評價結(jié)果不僅影響到其自身的應(yīng)用與推廣,還涉及到各相關(guān)方的經(jīng)濟(jì)利益,其測試技術(shù)及結(jié)果的可靠性和精確性都值得大家積極探討與創(chuàng)新提高。
2陽極金屬熱噴涂涂層的耐久性試驗(yàn)方法
2.1鹽霧試驗(yàn)
單層陽極金屬熱噴涂涂層耐久性的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)方法主要有耐氣、霧試驗(yàn)(如耐中性鹽霧試驗(yàn)、耐SO2氣氛試驗(yàn))、耐介質(zhì)浸漬試驗(yàn)(如耐酸雨試驗(yàn)、耐堿液試驗(yàn)、模擬海水全浸試驗(yàn))以及環(huán)境循環(huán)試驗(yàn)(如鹽霧-老化循環(huán)試驗(yàn)、各類介質(zhì)間交替試驗(yàn))等[1];當(dāng)對陽極金屬熱噴涂復(fù)合涂層進(jìn)行試驗(yàn)時,主要通過涂層破壞性方法進(jìn)行上述耐久性試驗(yàn),測評復(fù)合涂層體系的耐蝕性。
金屬熱噴涂涂層的戶外自然老化試驗(yàn)則在實(shí)海環(huán)境下進(jìn)行,如海洋大氣區(qū)、浪濺區(qū)、潮差區(qū)、全浸區(qū)等。由于金屬熱噴涂涂層、金屬熱噴涂復(fù)合涂層有較好的耐蝕性且設(shè)計使用壽命在30~50年,其耐久性測試一般需要進(jìn)行很長時間,如果按鋼結(jié)構(gòu)中性鹽霧加速試驗(yàn)200h代表鋼結(jié)構(gòu)使用1年的觀點(diǎn),鹽霧試驗(yàn)1次就需要5000h以上,目前有進(jìn)行16000h鹽霧試驗(yàn)的報道[2];實(shí)海試驗(yàn)則以美國焊接學(xué)會熱噴涂委員會進(jìn)行的19年的現(xiàn)場掛片試驗(yàn)為代表[3]。
為提高加速效果并保證與現(xiàn)場暴露試驗(yàn)的相符性,美國材料與試驗(yàn)協(xié)會的ASTMD5894和G85標(biāo)準(zhǔn)、美國腐蝕工程師協(xié)會的NACETM0304及挪威石油標(biāo)準(zhǔn)化組織的NorsokM-501標(biāo)準(zhǔn)將“紫外線/冷凝”程序引入到常規(guī)的“鹽霧/干燥”循環(huán)中,NorsokM-501標(biāo)準(zhǔn)更加入了“冷凍/解凍”程序,研究表明[4-6],上述試驗(yàn)方法取得了極佳效果,更接近于現(xiàn)場暴露試驗(yàn)結(jié)果。
2.2電化學(xué)試驗(yàn)
電化學(xué)方法是陽極金屬熱噴涂涂層耐久性試驗(yàn)最普遍也是最可靠的方法,測試方便快捷、破壞少、獲得與涂層防護(hù)性能相關(guān)的直接信息量大,同時能對金屬的腐蝕機(jī)理及涂層失效行為進(jìn)行更深入的研究。目前應(yīng)用于陽極金屬熱噴涂涂層檢測的主要是直流電化學(xué)法和電化學(xué)阻抗譜法,其中直流電化學(xué)法具體有電位-時間法、極化曲線法和極化電阻法等,上述方法主要用于金屬涂層裸露試樣的試驗(yàn)[7-10]。
電化學(xué)阻抗譜法也有其局限性,為了得到Tafel直線段需要將電極極化到強(qiáng)極化區(qū),電極電勢偏離自腐蝕電勢較遠(yuǎn),這時的陰極或陽極過程可能與自腐蝕電勢下的有明顯的不同;其次,由于極化到Tafel直線段,所需電流較大,容易引起電極表面狀態(tài)、真實(shí)表面積和周圍介質(zhì)的顯著變化。因此要求每一次試驗(yàn)使用一個新的樣品,不利于比較性研究[11]。弱極化法測量雖然避免了強(qiáng)極化法對腐蝕體系擾動過大、線性極化法由于近似處理存在的明顯誤差,但忽視了介質(zhì)電阻等對測量的影響。影響腐蝕電位的因素主要有涂層電阻、因金屬離子和OH-等腐蝕產(chǎn)物擴(kuò)散緩慢造成的濃度梯度和緩蝕劑對腐蝕的抑制作用等。
針對線性極化法中極化電阻測量中存在的介質(zhì)電阻影響,中科院金屬所鄭立群等人利用交流阻抗和弱極化相結(jié)合技術(shù),在CMB-1510B等的基礎(chǔ)上研制了CMB-4510測量儀,有效解決了線性極化技術(shù)及介質(zhì)電阻存在的誤差[12],提高了試驗(yàn)結(jié)果的可靠性。
3陽極金屬熱噴涂涂層耐久性的評價
3.1涂層失重法
檢測試樣測試前后質(zhì)量的變化,對失重/增重的變化過程、趨勢及大小等進(jìn)行分析對比,其涂層試樣則被認(rèn)為耐蝕性較優(yōu)。目前失重法研究面臨的最大難題是如何簡捷、準(zhǔn)確、可靠地去除試驗(yàn)后金屬涂層產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物,因?yàn)榻饘偻繉釉趪娭菩纬蛇^程中也形成了大量的氧化物,涂層中還夾雜了許多松散顆粒,試驗(yàn)時金屬涂層表面的氧化物及雜質(zhì)很容易脫落,清洗時也無法保證原有氧化物不被清洗掉,這些都會對試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生極大的影響,而試樣一旦清洗也即被終止繼續(xù)參與試驗(yàn)?,F(xiàn)有研究結(jié)果存在明顯的爭議,正說明失重法粗略評價的更多是金屬涂層自身的耐蝕性,并不能單獨(dú)用來準(zhǔn)確地衡量其對金屬基材的保護(hù)性能。
3.2涂層厚度損失法
電化學(xué)法主要通過測量熱噴涂金屬涂層的腐蝕電流、極化電阻,經(jīng)過計算得出涂層的腐蝕速率,根據(jù)其大小來評價涂層的耐蝕性能。實(shí)際檢測時,腐蝕介質(zhì)一般都是封閉或半封閉體系,與環(huán)境的開放體系不同,測試過程中即使腐蝕介質(zhì)整體處于動態(tài)循環(huán)過程中,其腐蝕物的消耗也具有明顯的變化趨勢,那些腐蝕介質(zhì)用量少更換或補(bǔ)充頻率低,數(shù)據(jù)測取時機(jī)不對,研究結(jié)果就會出現(xiàn)較大問題;由于陽性金屬具有的高活性,其熱噴涂涂層在試驗(yàn)初期的腐蝕速率較快、試驗(yàn)進(jìn)程中涂層表面(包括粒子表面)氧化膜作用發(fā)揮不一,也會導(dǎo)致試驗(yàn)過程中不同陽性金屬腐蝕速率變化較大,這樣當(dāng)試驗(yàn)周期較短時就會出現(xiàn)涂層腐蝕速率較大、較長時測量數(shù)據(jù)存在較大偏差等問題。現(xiàn)有研究表明[13-14],試驗(yàn)介質(zhì)的溫度、溶解氧含量以及試樣在介質(zhì)中的位置都會對腐蝕結(jié)果產(chǎn)生一定影響。另外由于熱噴涂金屬涂層表面粗糙不平且含有大量空隙,介質(zhì)浸滲其中,電化學(xué)測評時熱噴涂金屬涂層試樣電極的表面積更難以準(zhǔn)確計算,這都影響了測量結(jié)果及評價。
3.3涂層微觀結(jié)構(gòu)分析法
即采用掃描電鏡(SEM)、X射線衍射儀、金相分析等現(xiàn)代化儀器測試分析陽極金屬熱噴涂涂層微觀結(jié)構(gòu)、成分等的變化,主要用于剖析涂層的腐蝕機(jī)理,一般不適于定量評價涂層的耐蝕優(yōu)劣。目前定量評價主要根據(jù)同一類涂層試樣不同試驗(yàn)階段微觀結(jié)構(gòu)的化
進(jìn)行對比,但是這樣一來,試樣及其測量點(diǎn)的持續(xù)選擇就會存在一定的隨意性和主觀性,涂層微觀結(jié)構(gòu)變化很難保證連貫性及準(zhǔn)確性。
綜上所述,由于陽極金屬熱噴涂涂層防護(hù)機(jī)理的多樣性以及試驗(yàn)環(huán)境影響的復(fù)雜性,僅憑單一測試項(xiàng)目或某一階段時間內(nèi)的測試很難對其防護(hù)效果做出準(zhǔn)確可靠的評價,需要將上述各種方法的檢測結(jié)果結(jié)合起來,進(jìn)行綜合分析后才能做出較為可靠的評價。
4測評結(jié)果
4.1涂層耐蝕性
目前對各種熱噴涂用絲材的耐蝕性能及其優(yōu)劣評價很少有異議,而對各種熱噴涂涂層耐蝕性能檢測評價的爭議激烈,主要集中在鋁涂層與鋅鋁偽合金涂層上。