热喷涂涂层性能检测方法

1、热喷涂涂层性能检测方法            热喷涂涂层在实际应用中对基体起到重要的保护作用，为确定涂层的性能和效果，检测显得尤为重要。热喷涂涂层的性能由于影响着所防护材料的使用性能而备受关注。涂层的性能取决于喷涂设备、材料、工艺等多种因素。涂层性能的检测评估涉及很多检测方法，就一般的电弧喷涂层而言，涂层性能主要包括了涂层物理性能（如外观、密度、厚度、金相等）、力学性能（如结合强度、耐磨性、残余应力等）和化学性能（如化学成分、耐蚀性、耐热性、电化学性等）。在实际工作中并不要求

2、电弧喷涂涂层一定要测试上述所有性能，而是要根据不同的目的来选择不同的测试项目。涂层性能测试所涉及的国家标准为了可靠地评价电弧喷涂涂层质量的优劣，准确测定涂层性能是否达到工艺、设计或者使用上的预期要求，需要一套比较准确的涂层质量和性能检测的方法。当然，最有效的方式就是采用现有的国家标准。表列出了现有的一些国家标准。热喷涂涂层的测试方法1.涂层显微金相组织由于涂层与基体是两种截然不同的材料，硬度可能相差很大，磨制试样时需要特别谨慎。涂层试样的要求与一般金相试样有所不同，制备过程中要特别注意不能破坏涂层中微粒的组织结构，尽量避免涂层粒子在磨制试样时脱落下来。显微金相结构的分析主要包括两个步骤：样品制

3、备和观察分析。具体步骤如下：（1）取样：样品的选择应符合国家标准GB/T13289金属显微组织检测方法规定进行，用细砂轮、线切割机或者火焰切割等方法截取一定尺寸具有研究价值的部位，且应保持所观察部位的组织不改变。（2）样品制备：样品镶嵌，磨、抛以及腐蚀，均应按照GB/GT3298规定进行。（3）组织结构分析步骤：将准备好的组织结构试样置于载物台上；将显微镜开关开启，打开光源，调整好照明电源使之对中；装上选好的物镜、目镜以及相应的观察方法。显微镜功能一般有6种，如明视场、暗视场、偏振光、干涉、微分干涉衬度、显微硬度；用粗细调焦钮对样品进行聚焦，同时调整好孔径和视场光栏大小，至目镜筒内观察到清晰的

4、组织图像为止；选择好物象视场，用转换钮转向摄影系统，装上底片即可曝光拍照。（4）样品的保存：对于涂层样品应放置在干燥器内（内有硅胶）。2.涂层结合强度测试方法该性能测试根据国标G9 8642-88 （热喷涂层结合强度的测定）进行。拉伸试样的材质是普通的Q235钢，经车削加工而成。具体试验步骤如下：将试样对偶件A、B喷砂处理，将试件端面A均匀地喷上待测结合强度的涂层，厚度约为0.8mm，然后用E-7胶将试件A、B件粘合，并将A试件置于B试件之上，使其同轴，经过100、1h加热固化以后，将试件夹在试验机夹具上，以1m/min的速度进行拉伸，记下拉断时所施加的载荷大小，同时观察拉断时，试件端面涂层的

5、剥落情况。用下式计算结合强度：式中，b涂层得结合强度，N/mm2；F试样破裂的最大载荷，N；A0试验的涂层面积，mm2。3.涂层硬度测试方法涂层硬度的测量方法主要包括宏观硬度的测试和微观硬度的测试两种，通常对应用于工程中的喷涂涂层进行宏观硬度的测试。国家标准GB/T 9790-1988金属覆盖层及其他有关覆盖层维氏和努氏显微硬度试验明确规定了金属涂层表面洛式硬度的检测方法。（1）试验设备：数字式显微硬度计。（2）试样制备：试样的基体材料是尺寸为45mm×45mm×5mm的普通20g钢，表面涂层厚度为0.5mm。（3）试验过程：将表面喷有涂层的试样，制备成金相试样，放置在数字

6、式显微硬度计的载物台上，施加载荷，记录下刻度盘上的硬度值。测量时选用的载荷为100gf，停留时间为10s，测试该涂层的显微硬度值。由于涂层本身组织不均匀，易产生偏析，在测试中出现高硬度和低硬度值，因此至打5个压痕点，然后取平均值。产品的洛氏硬度均通过维氏硬度查表换算得到。                4.涂层相对耐磨性能测定方法测量电弧喷涂涂层耐磨性的试验方法主要包括三种：试样试验、台架试验和使用试验。在选择试验方法的时候，应根据涂层

7、工作环境选择试验方法。工程中应用的涂层耐磨性试验的测量方法如下：（1）试验概述磨粒磨损试验采用湿砂橡胶轮式磨损试验机进行，为典型的三体磨粒磨损：磨粒在橡胶轮和试件表面流动从而引起磨损。其中试验参数如下：橡胶轮转速：240 r/min；橡胶轮直径：178mm；橡胶轮硬度：60(邵尔硬度)；砂浆比例：水1000g、砂1500g；载荷：10kg；磨损时间：50m；橡胶轮转数：约12 000转；磨料：4070目的石英砂；（2）试件的准备试件基体材质为20g钢，形状为57 mm×25 mm×5mm。表面经喷砂处理后，喷涂1.5mm厚的涂层。在做磨损试验之前，为提高试验精度，试件有涂层

8、的一面在磨床上磨光。材料的耐磨性能用磨损的失重量来衡量。在试验前后，将试件放入盛有丙酮溶液的烧杯中，在超声波清洗仪中清洗35min，干燥后用精度为0.1mg电子天平称量。先预磨12000转，再正式磨12 000转。算出磨损前后试件的重量差，即为失重量。每种配方测三个试样，取平均值来衡量配方的耐磨性。试验同时用20g钢作为对比。（3）评估磨粒磨损试验后，在磨痕中部切开取出约5mm×5mm的小块，在扫描电镜下观察磨粒磨损过程中留下的磨痕。由产品表面在测试后的变化效果确定其磨粒磨损能力的优劣，产品在磨损后重量损失过多（超过80%），则表明产品磨粒磨损性能不好。5.涂层抗热震性能测试方法在工

9、程中，电弧喷涂所防护的材料表面在工作中通常经过高温到低温的循环运作，所以涂层表面的热震性能在测试中也需要考虑进来。试样尺寸为45mm×45mm×5mm的普通Q235钢，表面涂层厚度为0.5mm。将试样置于箱式加热炉中，加热温度分别选择600、700、800，随炉加热15min，然后从炉中取出试样，迅速投入常温水中进行冷却，如此反复完成加热、冷却、再加热的热循环过程，观察涂层表面是否有起皮、涂层脱落、氧化变色等情况，以检测涂层的抗疲劳性能。6.涂层抗氧化性能测试方法对高温氧化反应速率的测试方法最常用的是重量测量法。如果试验中产生大量的腐蚀产物且涂层表面有剥落现象产生，则使用矢

10、量法，也就是要去除失去的腐蚀产物，然后称量失去腐蚀产物后的重量。如果腐蚀产物致密且附着性好，且应采用增量法，也就是测量样品腐蚀后所增加的重量。使用重量法测量高温氧化反应损率的同时，通常还配合其他的方法对腐蚀情况进行观察和分析：应用光学显微镜和电子扫描显微镜可以观察腐蚀产物的形貌和显微结构；用X射线和电子衍射技术可以确定物质的晶体结构，因而可以确定反应产物的物相；利用电子探针和离子探针可以确定合金元素在腐蚀产物中的分布。在测量试样高温氧化性的试验中，主要包括以下几个步骤：（1）试样制备高温氧化试验的试样基体是Q235钢，尺寸30mm×10mm×5mm。在喷涂前首先去掉试样毛刺

11、，将其边角处打磨成圆角，表面经过喷砂粗化净化处理后，对三种材料试样的六个面都进行喷涂，喷涂后试样表面无裂纹，涂层厚度为0.4mm。（2）试验步骤a.精确计算试样的表面积。b.用无水酒精或丙酮清洗试样和坩锅，将试样及坩锅放入100的烤箱中烘干。c.测量试样与坩锅的总重量，并记录数据。d.将电炉温度设定在800下，将试样放入电炉中。e.氧化一段时间后，取出坩锅进行称重，并记录好数据。氧化时间在试验开始时控制在5h，随着试验的进行，氧化时间逐渐延长，可依次分别取10h和20h。f.重复步骤4，直至氧化200h。g.在金相显微镜下观察试样组织形貌。由产品表面在测试后的变化效果确定其抗氧化能力的优劣，如

12、出现裂纹或其它缺陷，表明产品抗氧化性能不好。7.涂层耐腐蚀性能测试方法在耐腐蚀测试中使用的试验试样基体是Q235钢，尺寸30mm×l0mm×3mm。在喷涂前首先去掉试样毛刺，将其尖角处打磨成圆角，表面经过粗化净化处理后，对三种材料试样的6个面都进行喷涂，喷涂后试样表面无裂纹，涂层厚度为0.4mm。待试样准备完毕后，按下列步骤进行试验：(1)精确计算试样的表面积。(2)用无水酒精清洗试样，测量试样的重量。(3)取85%Na2SO4+15%NaCl(质量比，盐为固体状态)混合在一起，搅拌均匀，然后将混合盐放入柑锅中，再放入箱式电炉中加热熔化，让盐能充分混合，之后将坩锅取出，冷却

13、后，将混合盐分成四等份，分别置于四个坩锅中。(4)分别将四个试样置于四个柑锅中，使试样的一半没在混合盐之中，另一半则露在空气中，盖上坩锅盖。(5)测量试样与增祸的总重量，并记录数据。(6)将电炉温度设定在800下，将装有试样的坩锅放入电炉中。(7)待腐蚀100h后，取出试样，冷却后测量试样与坩锅的总重量，再将试样取出去除试样表面的附着的盐粒，再用清水清洗。(8)观察试样的变化情况后，再用线切割仪将试样沿纵向切成两小块。(9)在扫描电镜下观察试样埋在熔盐中的部分和未埋在熔盐中的部分的横截面腐蚀情况及组织结构，用电子探针对试样横截面的氧、氛进行面分析和线分析，测量氧氯在涂层及基体中的渗入深度。(10)分析试验结果。