HVOF制備鐵基非晶涂層及其耐磨耐腐蝕性能
2019-11-14 00:46:03
hualin
圖(tu)片來(lai)源：非晶中國大(da)數據(ju)庫
編者(zhe)按(an)：
非(fei)晶(jing)態(tai)合金是遠(yuan)離平衡態(tai)、結構(gou)(gou)無序(xu)的(de)(de)(de)固體物質，其原子是長程無序(xu)的(de)(de)(de)，不(bu)存在晶(jing)體材料的(de)(de)(de)晶(jing)界、偏析(xi)(xi)等(deng)缺陷，表(biao)現(xian)出各向同性(xing)(xing)，組(zu)(zu)織結構(gou)(gou)均一(yi)(yi)，因此(ci)具(ju)有(you)高硬度、優(you)良的(de)(de)(de)耐(nai)磨(mo)、耐(nai)腐蝕性(xing)(xing)能(neng)。通過超音速火焰噴涂（HVOF）制(zhi)備(bei)了(le)一(yi)(yi)種元(yuan)素組(zu)(zu)成(cheng)為(wei)Fe51.1Cr18.1Mo30.8的(de)(de)(de)非(fei)晶(jing)涂層(ceng)，采用X射線衍射儀(yi)（XRD）、掃描電子顯微(wei)鏡（SEM）、能(neng)譜(pu)儀(yi)（EDS）、顯微(wei)硬度儀(yi)、磨(mo)粒磨(mo)損(sun)試驗機(ji)等(deng)對涂層(ceng)的(de)(de)(de)微(wei)觀(guan)形(xing)貌(mao)、結構(gou)(gou)特(te)(te)征(zheng)、元(yuan)素組(zu)(zu)成(cheng)、顯微(wei)硬度以(yi)及耐(nai)磨(mo)損(sun)性(xing)(xing)能(neng)進(jin)行了(le)研(yan)究。結果表(biao)明，涂層(ceng)孔隙率(lv)較(jiao)低（約(yue)1.2%），非(fei)晶(jing)相含量為(wei)94.8%，硬度為(wei)1159HV0.2，遠(yuan)高于(yu) 316L不(bu)銹鋼(gang)基體，涂層(ceng)同時也具(ju)有(you)比(bi)基體更(geng)好的(de)(de)(de)耐(nai)磨(mo)性(xing)(xing)能(neng)。通過同步熱分(fen)析(xi)(xi)儀(yi)（DSC）進(jin)行特(te)(te)征(zheng)溫度表(biao)征(zheng)和熱穩定(ding)性(xing)(xing)分(fen)析(xi)(xi)。結果表(biao)明，涂層(ceng)具(ju)有(you)良好的(de)(de)(de)熱穩定(ding)性(xing)(xing)。通過電化(hua) 學工作站分(fen)析(xi)(xi)了(le)非(fei)晶(jing)涂層(ceng)在不(bu)同介質中的(de)(de)(de)鈍(dun)化(hua)行為(wei)，并(bing)與(yu)不(bu)銹鋼(gang)進(jin)行對比(bi)。結果表(biao)明，與(yu)不(bu)銹鋼(gang)相比(bi)，非(fei)晶(jing)涂層(ceng)具(ju)有(you)鈍(dun)化(hua)區間寬，抗鈍(dun)化(hua)膜破裂能(neng)力強的(de)(de)(de)特(te)(te)點。以(yi)上工作作者為(wei)內蒙(meng)古(gu)工業大學材料學院、內蒙(meng)古(gu)自(zi)治(zhi)區薄膜與(yu)涂層(ceng)重點實驗室(shi)、內蒙(meng)古(gu)自(zi)治(zhi)區鍋爐壓力容器檢驗研(yan)究院的(de)(de)(de)楊曦，馬文，韓繼鵬，黃(huang)威，李英杰，楊挺，張景新，劉穎。
引 言(yan)
熱噴涂主要(yao)用(yong)于制備金(jin)(jin)屬零件(jian)表(biao)面耐磨涂層， 防止金(jin)(jin)屬基材(cai)發生各(ge)種形(xing)式的磨損(sun)（包(bao)括滑動磨損(sun)、摩蝕(shi)、腐(fu)蝕(shi)、氣蝕(shi)等）。熱噴涂有基材(cai)選用(yong)靈活(huo)，涂層厚度可控、設備簡單等優(you)點。目(mu)前(qian)被廣泛工業認可的解決方案主要(yao)有兩種：由Ni基或Co基合(he)金(jin)(jin)作為(wei)粘結相，WC和/或 Cr3C2作為(wei)硬(ying)質相組成的硬(ying)質合(he)金(jin)(jin)，用(yong)于最(zui)嚴苛的磨損(sun)條件(jian)；性能稍差的金(jin)(jin)屬合(he)金(jin)(jin)，用(yong)于要(yao)求稍低(di)的場合(he)。
鐵基(ji)非(fei)晶合(he)金(jin)由于其(qi)(qi)高(gao)(gao)強(qiang)度、高(gao)(gao)耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)、高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻(bo)璃形(xing)成能力(li)和價格低廉、制(zhi)(zhi)(zhi)備(bei)(bei)(bei)簡單的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)性(xing)，一直以來(lai)都是研究的(de)(de)(de)(de)(de)熱點。鐵基(ji)非(fei)晶合(he)金(jin)也因(yin)為非(fei)晶相的(de)(de)(de)(de)(de)低塑性(xing)被(bei)限制(zhi)(zhi)(zhi)了作為大塊合(he)金(jin)在(zai)結構(gou)材料方面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)用(yong)。制(zhi)(zhi)(zhi)備(bei)(bei)(bei)為涂(tu)(tu)層或者薄(bo)膜則可以克服非(fei)晶材料制(zhi)(zhi)(zhi)備(bei)(bei)(bei)、加(jia)工方面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)困難。常用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)涂(tu)(tu)層制(zhi)(zhi)(zhi)備(bei)(bei)(bei)方法有等離子噴涂(tu)(tu)、超(chao)音(yin)速火焰(yan)噴涂(tu)(tu)等。通(tong)過超(chao)音(yin)速火焰(yan)噴涂(tu)(tu)（HVOF）制(zhi)(zhi)(zhi)備(bei)(bei)(bei)鐵基(ji)合(he)金(jin)涂(tu)(tu)層，利用(yong)其(qi)(qi)制(zhi)(zhi)(zhi)備(bei)(bei)(bei)過程中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)冷卻速度（約106 K/s）、高(gao)(gao)焰(yan)流(liu)速度，使(shi)得(de)(de)粉(fen)末中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)非(fei)晶相保存(cun)較(jiao)好(hao)，制(zhi)(zhi)(zhi)備(bei)(bei)(bei)涂(tu)(tu)層致(zhi)密，使(shi)得(de)(de)超(chao)音(yin)速火焰(yan)噴涂(tu)(tu)制(zhi)(zhi)(zhi)備(bei)(bei)(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)非(fei)晶涂(tu)(tu)層尤(you)其(qi)(qi)適合(he)用(yong)于噴涂(tu)(tu)在(zai)零件表面(mian)增強(qiang)耐磨(mo)損、耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)能。
本文采(cai)用HVOF制備Fe基非晶涂層(ceng)，對涂層(ceng)的(de)組織結構進行表征和(he)(he)分析，通過電化(hua)學極化(hua)實(shi)驗、磨粒磨損實(shi)驗等研(yan)究涂層(ceng)在(zai)不(bu)同腐蝕介質下的(de)鈍(dun)化(hua)性能(neng)、耐(nai)磨粒磨損性能(neng)，并和(he)(he)316L不(bu)銹鋼(gang)對比(bi)分析其機理(li)。
1 實 驗 方 法
實驗采(cai)用一(yi)種鐵基(ji)非晶惰性氣體霧化粉末，其(qi)成分見表(biao)1。
表1 鐵(tie)基粉末的化學成分及粒(li)度
用(yong)Praxair公司(si)生產的JP5000型超(chao)音速火焰(yan)噴涂(tu)(tu)(tu)(tu)系統制備(bei)涂(tu)(tu)(tu)(tu)層，該設備(bei)采用(yong)航空煤油作為燃料，氧氣作為助燃劑。非晶粉(fen)末以氮氣為載氣通過送(song)粉(fen)器（AT-1200HP），采用(yong)徑向(xiang)送(song)粉(fen)的方式把粉(fen)末送(song)入焰(yan)流中(zhong)心，加速熔化并沉積在(zai)316L不(bu)銹鋼(gang)基體上，涂(tu)(tu)(tu)(tu)層厚度約542μm，具(ju)體噴涂(tu)(tu)(tu)(tu)參數見表(biao)2。
表2 HVOF噴涂參(can)數
Fe基非(fei)晶(jing)粉末(mo)和(he)涂(tu)(tu)(tu)層通過場發射(she)掃(sao)(sao)(sao)描(miao)電(dian)子顯(xian)微(wei)鏡（FEI QUANTA FEG 650，America）觀(guan)察(cha)顯(xian)微(wei)形 貌(mao)。非(fei)晶(jing)涂(tu)(tu)(tu)層在(zai)X射(she)線衍(yan)射(she)儀（RIGAKU公(gong)司D/MAX-2500/PC型(xing)，日(ri)本）上進(jin)行X射(she)線衍(yan)射(she)分(fen)析，測試時(shi)采用Cu Kα靶，掃(sao)(sao)(sao)描(miao)速(su)率為(wei)3°/min，掃(sao)(sao)(sao)描(miao)范圍是(shi)10-90°。通過小型(xing)金剛石(shi)線切割(ge)機（沈陽科晶(jing)STX-202A，中國）切割(ge)涂(tu)(tu)(tu)層，切割(ge)方向垂直于涂(tu)(tu)(tu)層截面，切割(ge)速(su)度為(wei)0.15mm/min，使涂(tu)(tu)(tu)層和(he)基體分(fen)離獲取(qu)獨立涂(tu)(tu)(tu)層。在(zai)差示掃(sao)(sao)(sao)描(miao)熱量(liang)分(fen)析儀（塞(sai)特拉(la)姆STA409 PC Luxx，法國）上觀(guan)察(cha)獨立涂(tu)(tu)(tu)層和(he)粉末(mo)的晶(jing)化行為(wei)，升溫速(su)率為(wei)10℃/min，降溫速(su)率為(wei)30℃/min。
采(cai)用自動轉(zhuan)塔數(shu)顯顯微硬度計（上海泰明HXD-1000TM/LCD，中國）測(ce)試涂層截面(mian)硬度，載荷為0.2 N。
涂(tu)層(ceng)和(he)基底分(fen)別(bie)用砂紙逐級打磨到粗(cu)糙度Ra<1μm，用丙酮超聲去油(you)。涂(tu)層(ceng)的電(dian)化學(xue)腐(fu)蝕(shi)性能在德國Zahner公司所生產的Zennium電(dian)化學(xue)工作(zuo)站進(jin)行(xing)，采用三電(dian)極(ji)系統(tong)，輔助電(dian)極(ji)為鉑(bo)電(dian)極(ji)，參比電(dian)極(ji)為飽和(he)甘汞電(dian)極(ji)，工作(zuo)電(dian)極(ji)為制備態涂(tu)層(ceng)。腐(fu)蝕(shi)介(jie)質分(fen)別(bie)采用3.5% NaCl 和(he)20%、50% H2SO4溶液，對比材(cai)料(liao)采用基體(ti)316L不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。開(kai)路電(dian)位穩定后測量動電(dian)位極(ji)化曲線，掃描(miao)速率為1 mV/s。
在(zai)日本SUGA公(gong)司生產的NUS-IS03型(xing)輪式(shi)磨(mo)粒磨(mo)損試驗機測(ce)試涂層和不銹鋼基底的耐磨(mo)粒磨(mo)損性能，實驗選用(yong)正壓力29.4 N，對磨(mo)件(jian)為(wei)SiC砂(sha)紙（180目(mu)），在(zai)實驗中，砂(sha)紙做往(wang)返(fan)運動，往(wang)返(fan)速度(du)為(wei)40回/min。使用(yong)AR224CN（OHAUS，shanghai）型(xing)電子(zi)天平稱量(liang)(liang)涂層磨(mo)損前后(hou)的質(zhi)量(liang)(liang)。
2 實(shi)驗結(jie)果
2.1 Fe基非(fei)晶(jing)粉(fen)末的顯微形貌
為使熱噴(pen)涂(tu)粉末(mo)持續(xu)穩定送入(ru)火焰(yan)中心以獲得良好(hao)的熔化狀態(tai)，噴(pen)涂(tu)粉末(mo)需要具備良好(hao)的流 動(dong)(dong)性(xing)。如圖1所示，Fe基(ji)非晶粉末(mo)大部分為球(qiu)(qiu)形(xing)或者接近球(qiu)(qiu)形(xing)，粉末(mo)表面光滑并(bing)且(qie)成球(qiu)(qiu)度良好(hao)。球(qiu)(qiu)形(xing)的粉末(mo)具有良好(hao)的流動(dong)(dong)性(xing)，適合用于HVOF噴(pen)涂(tu)。
圖1 Fe基非(fei)晶(jing)粉末(mo)掃(sao)描電鏡照片（a）1500倍(bei)；（b）8000倍(bei)
2.2 Fe基非晶(jing)涂(tu)層組織結構特征
由圖(tu)2可以看出(chu)，粉(fen)(fen)末(mo)(mo)和(he)涂(tu)層(ceng)在升溫(wen)過(guo)程(cheng)中表現(xian)(xian)出(chu)明(ming)顯(xian)的(de)結晶放(fang)熱現(xian)(xian)象(xiang)，粉(fen)(fen)末(mo)(mo)結晶放(fang)熱量(liang)為94.1 J/g，涂(tu)層(ceng)結晶放(fang)熱量(liang)為87.6 J/g。粉(fen)(fen)末(mo)(mo)的(de)晶化(hua)放(fang)熱量(liang)高于涂(tu)層(ceng)，說明(ming)粉(fen)(fen)末(mo)(mo)具有更(geng)高的(de)非晶相含量(liang)。涂(tu)層(ceng)在300℃左(zuo)右出(chu)現(xian)(xian)玻璃(li)化(hua)轉變及過(guo)冷液相區，直(zhi)到590℃才發生晶化(hua)，在使用溫(wen)度(du)下具有良好的(de)熱穩定性(xing)，涂(tu)層(ceng)的(de)特征(zheng)溫(wen)度(du)和(he)粉(fen)(fen)末(mo)(mo)幾乎(hu)沒有區別。
圖2 Fe基非晶涂層和粉末的DSC曲(qu)線(xian)
圖(tu)(tu)3是(shi)涂(tu)(tu)(tu)層和粉(fen)末(mo)的(de)XRD圖(tu)(tu)譜。通過(guo)XRD衍射(she)圖(tu)(tu)譜擬合精修計算得出：粉(fen)末(mo)非(fei)晶(jing)相(xiang)(xiang)含(han)量為(wei) 99.6%，涂(tu)(tu)(tu)層非(fei)晶(jing)相(xiang)(xiang)含(han)量為(wei)94.8%。可(ke)見在噴涂(tu)(tu)(tu)過(guo)程中涂(tu)(tu)(tu)層的(de)非(fei)晶(jing)相(xiang)(xiang)比起粉(fen)末(mo)有一定(ding)程度的(de)降(jiang)低。XRD圖(tu)(tu)譜顯示(shi)，非(fei)晶(jing)粉(fen)末(mo)和涂(tu)(tu)(tu)層在40°-50°范圍內顯示(shi)出寬泛(fan)的(de)衍射(she)峰，為(wei)完(wan)全非(fei)晶(jing)態結構，非(fei)晶(jing)態涂(tu)(tu)(tu)層主要由非(fei)晶(jing)構成，含(han)有微量的(de)CrO2。
圖(tu)3 Fe基非晶(jing)涂(tu)層(ceng)和粉末的XRD圖(tu)譜
由圖4可(ke)以看(kan)出，Fe基(ji)非(fei)晶涂(tu)(tu)層(ceng)基(ji)本熔(rong)化均勻，存在少量未熔(rong)顆粒(li)，在這些(xie)顆粒(li)附近容易形成孔(kong)隙。涂(tu)(tu)層(ceng)截面(mian)表(biao)現出粉末(mo)熱噴涂(tu)(tu)涂(tu)(tu)層(ceng)常(chang)見(jian)的(de)層(ceng)狀結(jie)構；層(ceng)與層(ceng)之前(qian)有一些(xie)平(ping)行孔(kong)隙，平(ping)行孔(kong)隙和未熔(rong)顆粒(li)接觸的(de)區域(yu)出現尺度較(jiao)大的(de)孔(kong)隙；涂(tu)(tu)層(ceng)和基(ji)體界面(mian)結(jie)合較(jiao)好、致密，沒有明顯(xian)缺陷。通過圖像法得出涂(tu)(tu)層(ceng)的(de)孔(kong)隙率為1.22%，孔(kong)隙率在涂(tu)(tu)層(ceng)不同區域(yu)變化較(jiao)小(xiao)，涂(tu)(tu)層(ceng)比較(jiao)致密。
圖4 Fe基(ji)非晶涂(tu)層的顯微形貌
測(ce)得涂(tu)層硬度為1159 HV0.2，涂(tu)層的高(gao)硬度應該是由涂(tu)層的高(gao)非(fei)晶相含量(liang)和(he)涂(tu)層的低孔隙率(lv)導(dao)致(zhi)(zhi)的。涂(tu)層非(fei)晶相含量(liang)很高(gao)，非(fei)晶相不具有晶體(ti)結構的晶界、偏析等缺陷，結構均一，因此具有高(gao)強度、高(gao)硬度；超音速(su)火焰噴涂(tu)孔隙率(lv)一般在 2%左右，涂(tu)層致(zhi)(zhi)密(mi)的組(zu)織(zhi)使涂(tu)層具有更高(gao)的硬度。
通過能譜儀(yi)面掃分(fen)析了涂(tu)(tu)(tu)(tu)層(ceng)的(de)(de)元(yuan)素(su)(su)(su)(su)組(zu)成(cheng)，涂(tu)(tu)(tu)(tu)層(ceng)由51.1%的(de)(de)Fe、30.8%的(de)(de)Mo和(he)18.1%的(de)(de)Cr組(zu)成(cheng)（質量(liang)百(bai)分(fen)比）。從涂(tu)(tu)(tu)(tu)層(ceng)的(de)(de)EDS結果(guo)看出，涂(tu)(tu)(tu)(tu)層(ceng)中(zhong)的(de)(de)Cr元(yuan)素(su)(su)(su)(su)含量(liang)比粉末有所下(xia)(xia)降，Fe元(yuan)素(su)(su)(su)(su)和(he)Mo元(yuan)素(su)(su)(su)(su)都有一定程(cheng)度(du)的(de)(de)提高(gao)，這是因為(wei)在相同(tong)溫度(du)下(xia)(xia)Cr元(yuan)素(su)(su)(su)(su)具有最(zui)高(gao)的(de)(de)飽和(he)蒸汽壓(ya)，超音(yin)速火焰噴涂(tu)(tu)(tu)(tu)的(de)(de)火焰溫度(du)最(zui)高(gao)可以達到3100℃左右(you)，推測在超音(yin)速火焰噴涂(tu)(tu)(tu)(tu)中(zhong)有Cr元(yuan)素(su)(su)(su)(su)揮發，導致(zhi)涂(tu)(tu)(tu)(tu)層(ceng)中(zhong)Cr含量(liang)下(xia)(xia)降。
2.3 Fe基非晶涂(tu)層的耐(nai)磨耐(nai)腐蝕性能
Fe基(ji)非晶(jing)涂層(ceng)和基(ji)底在400次循環磨損后失重(zhong)分別為0.0189g和0.0333g。可(ke)以看出，涂層(ceng)的耐(nai)磨粒磨損性(xing)能(neng)遠高于不銹(xiu)鋼基(ji)底。
由(you)圖5可以看(kan)出，涂層出現了明顯的鈍化特征，鈍化膜破裂電位(wei)約為1.2 V，316L不銹鋼點蝕電位(wei)低(di)（約0.2 V），鈍化區(qu)間窄，非晶涂層在3.5%NaCl溶液(ye)中(zhong)抵抗局部腐蝕能力遠高于316L不銹鋼。
涂層(ceng)(ceng)的(de)(de)鈍化(hua)電(dian)(dian)流密(mi)度約(yue)為10-5 A/cm2，比不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)鈍化(hua)電(dian)(dian)流密(mi)度10-6 A/cm 2更大(da)，說明(ming)涂層(ceng)(ceng)在(zai)3.5%NaCl溶(rong)液中具(ju)有更好的(de)(de)耐均(jun)(jun)勻腐(fu)(fu)蝕性能。這(zhe)可能是因為涂層(ceng)(ceng)相(xiang)比基體(ti)(ti)具(ju)有更高的(de)(de)孔(kong)隙率(lv)，降低孔(kong)隙率(lv)是提高抗均(jun)(jun)勻腐(fu)(fu)蝕性能的(de)(de)一個重要方法。表1是涂層(ceng)(ceng)和316L不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼在(zai)3.5%NaCl溶(rong)液下的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕電(dian)(dian)位和腐(fu)(fu)蝕電(dian)(dian)流密(mi)度，涂層(ceng)(ceng)的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕電(dian)(dian)流密(mi)度更高，在(zai)3.5%NaCl環境(jing)下腐(fu)(fu)蝕速率(lv)更快。
圖(tu)5 Fe基(ji)非晶涂層(ceng)和316L不銹(xiu)鋼在(zai)3.5%NaCl中的極(ji)化曲線
表3 涂層在3.5%NaCl中電(dian)化學(xue)參(can)數
圖6為制備態Fe基非晶(jing)涂(tu)層(ceng)和(he)(he)316L不(bu)銹鋼在(zai)(zai)20%和(he)(he)50%H2SO4（質量分(fen)數(shu)）溶液中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)動電位(wei)極(ji)(ji) 化(hua)(hua)曲線。制備態涂(tu)層(ceng)在(zai)(zai)20%和(he)(he)50%硫(liu)酸中(zhong)(zhong)(zhong)都具有(you)比較(jiao)明顯(xian)的(de)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)特征，鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)區間(jian)較(jiao)寬，鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)膜破裂(lie)電位(wei)相當（約1.2 V），在(zai)(zai)兩種(zhong)溶液中(zhong)(zhong)(zhong)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)電流(liu)密(mi)度相近（約10-4 A/cm-2）。316L不(bu)銹鋼鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)區間(jian)較(jiao)窄，形成的(de)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)膜不(bu)穩定，陽極(ji)(ji)極(ji)(ji)化(hua)(hua)曲線出現(xian)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)膜活性溶解的(de)現(xian)象，在(zai)(zai)20%和(he)(he)50%H2SO4 中(zhong)(zhong)(zhong)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)膜破裂(lie)電位(wei)分(fen)別為1.0 V和(he)(he)0.8 V，鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)電流(liu)密(mi)度波(bo)動比較(jiao)大（10-5-10-3 A/cm-2），總體上鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)電流(liu)密(mi)度高于制備態涂(tu)層(ceng)。這說明Fe基非晶(jing)涂(tu)層(ceng)在(zai)(zai)20%和(he)(he)50%H2SO4溶液中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)抵(di)抗均勻腐蝕和(he)(he)抵(di)抗局(ju)部腐蝕的(de)能力都高于316L不(bu)銹鋼。
通過擬合(he)塔菲(fei)爾曲(qu)線的方法計算出了涂層(ceng)(ceng)和不(bu)(bu)銹鋼在硫酸溶液中的腐(fu)蝕電位和腐(fu)蝕電流密(mi)度，結果見表4。腐(fu)蝕電流密(mi)度越大腐(fu)蝕速(su)率(lv)越快，可以(yi)看出，不(bu)(bu)銹鋼的腐(fu)蝕速(su)率(lv)比涂層(ceng)(ceng)高兩個數量(liang)級，涂層(ceng)(ceng)耐(nai)蝕性能(neng)遠高于不(bu)(bu)銹鋼。
圖6 Fe基非晶涂(tu)層和(he)316L不銹鋼在(zai)20%和(he)50%硫酸中的(de)極化曲線
表4 在硫酸環境下的極化特性(xing)參數(shu)
3 結 論
（1） 采用超音速火焰噴涂(tu)(tu)技術(shu)在煤油流量為(wei)(wei)24.6 L/h、氧(yang)氣流量為(wei)(wei)830 L/min、噴涂(tu)(tu)距(ju)離為(wei)(wei)430 mm、送粉速率為(wei)(wei)50 g/min的(de)工(gong)藝(yi)下制(zhi)備(bei)了一種Fe基非晶涂(tu)(tu)層(ceng)，涂(tu)(tu)層(ceng)非晶相含量為(wei)(wei)94.8%，孔隙率為(wei)(wei)1.22%，硬度為(wei)(wei)1159 HV0.2。涂(tu)(tu)層(ceng)在制(zhi)備(bei)過程中(zhong)出現部分晶化，生成了微(wei)量CrO2。涂(tu)(tu)層(ceng)在磨(mo)粒(li)磨(mo)損(sun)實驗中(zhong)失重少，與316L不(bu)銹鋼相比具有更高的(de)硬 度和更好的(de)耐磨(mo)粒(li)磨(mo)損(sun)性能(neng)。
（2） Fe基非晶(jing)涂(tu)層在590℃左右發生(sheng)晶(jing)化(hua)，在使用溫度(du)下有良好的熱穩定性。
（3） Fe基非晶(jing)涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)在3.5 %NaCl溶液(ye)中涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)有比316L不銹鋼更(geng)強(qiang)的(de)抗局(ju)部腐(fu)蝕(shi)能力和稍低的(de)均勻腐(fu)蝕(shi)阻(zu)力。涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)孔(kong)隙的(de)存在降(jiang)低了均勻腐(fu)蝕(shi)抗力，降(jiang)低涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)孔(kong)隙率是提(ti)高均勻腐(fu)蝕(shi)抗力的(de)關鍵。
（4） 在不同H2SO4溶液中(zhong)Fe基非晶涂(tu)層(ceng)都具(ju)(ju)有(you)(you)比316L不銹(xiu)鋼(gang)更(geng)好的耐腐蝕(shi)(shi)性(xing)能(neng)，有(you)(you)更(geng)低(di)的鈍(dun)化電(dian)流(liu)密(mi)度(du)，更(geng)高的鈍(dun)化膜破裂(lie)電(dian)位和(he)更(geng)低(di)的腐蝕(shi)(shi)電(dian)流(liu)密(mi)度(du)。在兩種不同濃度(du)H2SO4中(zhong)浸泡10 h后，涂(tu)層(ceng)體(ti)積(ji)變(bian)化小、表面光滑顯示出遠優于不銹(xiu)鋼(gang)的耐腐蝕(shi)(shi)性(xing)能(neng)。總體(ti)來說，涂(tu)層(ceng)的鈍(dun)化區(qu)間寬(kuan)，抗鈍(dun)化膜破裂(lie)能(neng)力強，腐蝕(shi)(shi)速率和(he)鈍(dun)化電(dian)流(liu) 密(mi)度(du)較低(di)，具(ju)(ju)有(you)(you)很(hen)好的耐電(dian)化學腐蝕(shi)(shi)性(xing)能(neng)。