碳鋼表面熱障涂層的制備及其性能研究.pdf

1、碳鋼的價格低廉,加工工藝性能良好,使用經(jīng)驗豐富,是目前使用廣泛的結(jié)構(gòu)材料。所以,對碳鋼的表面防護仍然是研究的熱點。目前,采用在碳鋼表面添加涂層的方法來進行防腐。作為經(jīng)典的熱障涂層材料,8YSZ在柴油機和燃氣輪機方面表現(xiàn)出良好的熱力學(xué)性能。但是,對于8YSZ涂層在海洋環(huán)境下對碳鋼的腐蝕防護研究很少。本文主要目的是將8YSZ陶瓷涂層應(yīng)用于碳鋼表面,研究其在海水中的防腐性能。
　　 本實驗采用大氣等離子噴涂的方法在碳鋼表面制備厚度25

2、0μm的8YSZ涂層.為了研究粘結(jié)層對涂層的影響,還制備了具有100μm粘結(jié)層的涂層。用XRD對涂層表面進行物相分析,用SEM結(jié)合能譜分析對試樣的表面形貌及截面形貌進行分析,使用XPS對腐蝕產(chǎn)物進行定性分析。用無損檢測手段——交流阻抗技術(shù)對海水浸泡下試樣的腐蝕行為進行了實時監(jiān)測,研究了浸泡過程中涂層的表面粗糙度、顯微硬度、結(jié)合強度等性能變化。
　　 8YSZ涂層及粘結(jié)層都是以層狀鋪展在基底的表面。涂層表面比較粗糙且存在微裂紋,涂

3、層內(nèi)部存在孔隙,這種結(jié)構(gòu)使得電解質(zhì)溶液與氧氣能夠穿過涂層而到達基底表面。在浸泡過程中,由于生產(chǎn)了腐蝕產(chǎn)物,表面陶瓷層8YSZ的粗糙度增大,試樣內(nèi)部的結(jié)合強度減小。對于有粘結(jié)層的試樣,在碳鋼基底與粘結(jié)層之間、8YSZ涂層表面已經(jīng)涂層內(nèi)部都觀察到了腐蝕產(chǎn)物,其呈疏松的片狀結(jié)構(gòu),主要成分是γ-FeOOH。
　　 交流阻抗技術(shù)測試及等效電路擬合結(jié)果顯示:無粘結(jié)層的試樣,表現(xiàn)出2個時間常數(shù),在浸泡后期,在電極附近出現(xiàn)了由擴散引起的Warb