第10章表面检测与-石油大学

表面工程第十章表面检测与分析

表面工程CH.1绪论CH.2表面科学基础CH.3表面热处理与化学热处理CH.4电镀及化学镀CH.5热喷涂技术CH.6化学转化膜CH.7涂料及涂装CH.8气相沉积CH.9高能束表面改性CH.10表面检测与分析第十章表面检测与分析一、外观检测二、成分及组织结构分析三、物理及力学性能检测四、耐蚀性检测五、耐磨性检测一、外观检测裸眼、放大镜

涂层外观检测要求：1.涂层表面保持干净；2.检测要全面、细致；3.依据相关标准或技术要求。不平整、针孔、氧化、脱皮、飞溅、表面裂纹、剥落、麻点、鼓泡、疏松、斑点、毛刺、雾状阴阳面、擦伤、水迹、丝流等

表面缺陷的种类及特点：1.涂层表面缺陷检测测量方法：样板对照法、针描法、光切法样板对照法

比较法，定性测量，与标准样板比较轮廓仪测量法

针描法，定量测量，有机械式、光电式及电动式等测量方法：目测法、样板对照法、光度计法2.粗糙度检测3.光泽度检测二、成分及组织结构分析1.成分及相分析化学分析吸收（发射）光谱分析X射线衍射电子探针（EPMA）能谱分析一定尺寸的表面或粉末样品与SEM配合，微区分析2.宏观形貌和显微组织结构分析

宏观形貌：体视显微镜、（数码）照相机DL55粉末G314粉末G302粉末30-7030-1030-30Fe3030-8030-5030-20304L手段：光学显微镜、电子显微镜（SEM、TEM）目的：涂层微观组织结构←→性能←→制备工艺过程：取样→镶嵌→磨制→抛光→腐蚀→金相试样→观察（OM、SEM或TEM）

显微组织结构分析图3-2合金化层的微观组织形貌光学显微组织分析

由于激光合金化能量集中，热输入量高，加热和冷却速度快，晶粒形核率大大提高，使得合金化区组织非常细小。

冶金结合，结合致密，无气孔夹杂等缺陷

合金化区组织细小致密、均匀，有球状及多边形的TiC、Ti2B颗粒弥散分布在基体上，无团聚现象

图3-3合金化层显微组织扫描电镜及能谱分析

颗粒相TiC、TiB2呈近球状或块状均匀地镶嵌在的Fe基固溶体中，颗粒尺寸为微米级或亚微米级，呈较规则的多边形状

晶粒中心的硬质点富含Ti元素

Ni、Cr等元素已完全固溶于基体中

Mo已弥散分布于固溶体及增强相中。EPMA分析图4-7激光合金化层线扫描图TEM分析图5-4TiC颗粒TEM形貌及选区电子衍射斑点TiC相和α-Fe相间存在如下位向关系：(001)TiC//()α-Fe三、物理及力学性能检测1.厚度的测定局部厚度和平均厚度检测非破坏性检测（无损检测）：磁性法、涡流法、重量法、机械量具法、X射线荧光测厚法破坏性检测方法：金相显微镜法、点滴法、液流法、化学溶解法、电量法用途：适用于磁性金属基休上非磁性涂层的厚度测量注意：标样上系统调节，以确保测量精度磁性法涡流法用途：适用于非磁性金属（磁性）基体上非导电（非磁性）涂层的厚度测量过程：制备涂层断面试样，用带有测微目镜的金相显微镜观察特点：准确度高，判别直观金相显微镜法2.孔隙率试验孔隙率：表征涂层密实程度的度量。体积或密度相对变化率

防腐蚀角度，越小越好耐磨减摩涂层，一定的孔隙好测量方法：浮力法、直接称量法、显微镜法等3.硬度试验

关系到涂层的耐磨性、强度及寿命等

宏观硬度试验与显微硬度试验宏观硬度试验：布氏、洛氏和维氏硬度计，以涂层整体大范围压痕为测定对象→平均硬度显微硬度试验：显微硬度计，以涂层中相或微粒为测定对象→相或颗粒硬度注意：涂层中气孔、氧化物夹杂等的影响图3-5沿熔深方向合金层硬度分布曲线显微硬度分析合金化区的硬度约为基体的2-3倍。

4.结合强度（附着力）试验定义：涂层与基体结合力的大小，即单位表面积的涂层从基体或中间涂层上剥落下来所需要的力。结合力过小，寿命降低，过早失效，鼓包，脱落测量方法：定性检测，栅格试验、弯曲试验、冲击试验、杯突试验定量检测，抗拉强度试验、剪切强度试验栅格试验适用：大面积长效防护喷锌、铝和塑料涂层工具：硬质钢针或刀片评价：以划格后涂层是否起皮或剥落定性判断结合力的大小原理：将涂层切断至基体，使之形成一定尺寸的方形格子，涂层不应产生剥离弯曲试验原理：矩形试样三点弯曲或施压形成一定挠度（0.1%）评价：涂层开裂、剥落情况来评价涂层产生裂纹的条数适用：陶瓷涂层结合强度的评价抗拉结合强度试验定义：涂层与基体结合面承受法线方向拉伸应力的极限能力过程：试样端面制备涂层，加粘合剂注意：轴线重合、充分粘合，

静拉伸、5个试样平均值涂层剪切强度试验定义：涂层与基体结合面承受切线方向剪切应力的极限能力冲击试验过程：用锤击或落球对试样表面的涂层反复冲击，涂层在冲击力作用下局部变形、振动、疲劳以至最终剥落评价：以锤击（或落球）次数评价涂层与基体结合强度锤击试验：专用振动器，扁平冲击锤落球试验：5-50mm钢球，一定高度、倾斜角热震试验（加热骤冷试验）过程：将试样在一定温度下进行加热，然后骤冷评价：涂层变形或剥落情况适用：涂层与基体热膨胀系数相差较大的情况四、耐蚀性检测目的：检查涂层抵抗环境腐蚀的能力，考察其防护基体的寿命。大气暴露（即户内外曝晒）试验

目的：评定涂层在大气环境下的耐蚀性使用环境试验

目的：评定涂层在使用环境中的耐蚀性人工模拟和加速腐蚀试验

目的：评定涂层耐蚀的性能1.耐腐蚀性能的评定方法失重或增重法深度法腐蚀电流密度腐蚀形貌中性盐雾（NSS）试验：8~3000h，PH6.5~7.5，5%NaCl水溶液，35.0±1.1℃或35.0±1.7℃乙酸盐雾（AASS）试验：140~240h，5%NaCl，乙酸调整PH3.1~3.3，温度同上铜加速盐雾（CASS）试验：6~720h，3.8L5%NaCl水溶液加CuCl2·H2O，PH6.5~7.5，49.0±1.1℃或49.0±1.7℃2.盐雾试验目的：评价涂层厚度的均匀性和孔隙率腐蚀膏：高岭土中加入铜、铁等腐蚀盐类三价铁使涂层引起应力腐蚀铜盐使涂层产生点蚀、裂纹和剥落、碎裂等氯化物的存在使涂层腐蚀加速3.腐蚀膏腐蚀试验用途：模拟工业城市的污染和雨水的腐蚀条件过程：涂覆→自然干燥→潮湿箱→清洗→评定特点：测试简便、试验周期短、重现性好4.SO2工业气体腐蚀试验以一定浓度的SO2气体，在一定温度和一定相对湿度下对涂层做腐蚀试验全浸腐蚀试验试验条件：溶液组分及浓度、PH值、温度、体积以及通风情况6.湿热试验利用人造洁净的高温高湿环境，对涂层进行耐蚀性试验恒温恒湿条件与交变温湿条件5.浸泡腐蚀试验7.电化学测试M398电化学综合测试系统组成：M283恒电位/恒电流仪、M1025频率相应仪、腐蚀电池、计算机和打印系统●电化学极化研究●电化学阻抗研究五、耐磨性检测1.磨料磨损试验：橡胶轮磨料磨损试验序号试验条件材料或参数1橡胶轮材料氯丁橡胶2磨料50-70目石英砂3轮缘速度140m/min4摩擦行程1000转，550-660m5载荷压力130N6试样尺寸50×75×10mm3销盘式磨料磨损试验砂纸或砂布装在圆盘上，作为试验机的磨料试样为销钉式，压在砂纸上用试样失重评价涂层的耐磨性2.摩擦磨损试验试验原理环形或块状试样与配副件组成摩擦副环对环、块对环可干摩擦，也可用润滑摩擦速度可自由选取评价：试样失重、磨损形貌、磨屑分析耐磨试样尺寸耐磨试验示意图40Cr基体对偶件a激光熔覆DL55对偶件c对偶件激光相变硬化d激光熔覆Ni35b对偶件40Cr基体及激光处理后的磨损宏观形貌3.冲蚀磨损试验试验原理试样放入橡胶板上并固定在电磁盘上射吸式喷砂枪，喷砂角及距离固定刚玉砂，喷砂速度恒定时间1min用试样失重评价涂层的耐磨性26138459111071－砂量调节杆2－砂斗3－进砂管4－电阻炉5－砂气混合室6－排气管7－试样8－载气预热管9、11－热电偶10－喷管GW/CS－MS装置结构简图

高温冲蚀磨损试验TheendThanksforattention!考试（开卷）时间：4月13日（星期五）

10:00~12:00地点：？带手写笔记及相关的书考试题型:一、填空题（每空0.5分，约20分）二、判断题（每题1分，约10分）三、名词解释（每题2分，约12分）四、简答题（每题