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镁合金表面热喷涂技术发展趋势

时间:2020-05-20 19:08:51  来源:  作者:

 镁是地壳中储量最为丰富的轻金属元素之一,在目前的金属工程结构材料中, 其用量仅次于铝和钢铁,被称为“21 世纪的绿色工程材料”。镁合金较铝合金具有较高的比刚度和比强度, 兼具优异的切削加工和铸造性能、良好的减震和抗磁干扰等优点,在车用材料、军工、航天航空和电子工业等领域中,其减重、电子器件散热、微型化方面得到广泛的应用。对比常用金属材料,AZ91镁合金自腐蚀电位约-1.462V, 远负于6061铝合金(-0.738 V)和304L不锈钢(-0.796V),在大气、高湿高盐雾的海洋环境中极易发生腐蚀,如用于航天设备的骨架、外壳、精密电子器件等,在设备运行服役的过程中,经常处于高温潮湿的环境。海上舰艇或导弹装备,因为常处于腐蚀环境恶劣的海洋气候中, 这些工况缩短了镁合金设备的安全使用寿命, 阻碍了其进一步的发展应用。改进镁合金自身组织结构与化学成分只能减缓其腐蚀速度, 无法彻底改善镁合金的耐腐蚀性能, 但通过镁合金表面制备防腐涂层可以有效保护基体,延长镁合金件的安全使用寿命,提高经济效益。为扩大镁合金在不同领域的应用, 其耐蚀性差是亟需解决的问题。随着热喷涂设备的发展,喷涂过程更加稳定,沉积效率提高。热喷涂技术作为镁合金表面防腐最为经济、高效的方法,获得了国内外学者的重视。关于提高镁合金热喷涂涂层的质量,其发展趋势主要体现在以下方面。扩充新型喷涂材料。考虑到镁合金在不同环境条件下的使用,还需要开发新的功能性喷涂涂层。西安交通大学李长久指出,热喷涂技术可以在耐复杂腐蚀环境、耐高温隔热防护等方面开展深入研究。设计优化涂层元素组分,获得组织结构均匀的涂层。如在腐蚀介质中能够形成致密的防护涂层, 添加具有减缓腐蚀速率的缓蚀元素等。当涂层与基体热膨胀系数相差较大时,还需要喷涂过渡层。过渡层不仅要具有适中的热膨胀系数,良好的结合性能,还需减少与镁合金基体的化学性能差异。进行喷涂工艺优化, 对不同的喷涂材料进行工艺优化。一是根据喷涂设备选用合适的粉体粒度及粉末状态,均匀且氧化程度小的球化粉体可以显著改善粉末受热熔化状态,这与喷涂粉体制备技术相关。二是对喷涂工艺参数的优化, 如通过正交实验得到影响涂层质量的主次因素,从而获得最佳的工艺参数。三是完善热喷涂材料数据库系统并实现喷涂过程的在线诊断,建立合适的数学模型,通过模拟仿真软件来预测涂层的性能。这是目前国内外镁合金表面喷涂所欠缺的,需要研究人员的进一步努力。深入分析镁合金喷涂涂层的失效机制, 以改善涂层耐腐蚀性能。经研究证明, 采用单一的热喷涂技术并不能制备完全无缺陷的涂层, 因此结合其它工艺方法制备多层涂层已经受到了广泛关注, 如封孔处理、激光表面重熔、冷热喷涂联合使用等,可以很大的提升涂层结合强度和耐腐蚀性能, 是目前研究最多且最有应用前景的课题。


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