形成的热喷涂涂层由于毛孔不完整的填充图案表面的裂缝

形成的热喷涂涂层由于毛孔不完整的填充图案表面的裂缝
形成的热喷涂涂层由于毛孔不完整的填充图案表面的裂缝

Plasma Chem Plasma Process(2007)27:647–657

DOI10.1007/s11090-007-9097-8

O R I G I N A L P A P E R

Formation of Pores in Thermal Spray Coatings due to Incomplete Filling of Crevices in Patterned Surfaces

M.Xue?S.Chandra?J.Mostaghimi?H.R.Salimijazi

Received:6May2007/Accepted:5July2007/Published online:25July2007

óSpringer Science+Business Media,LLC2007

Abstract Molten particles in a thermal spray land on a rough surface,coalesce with each other and freeze to form a coating.Surface tension prevents liquid splats from completely ?lling crevices in the substrate,forming pores.An analytical model is developed to esti-mate the volume of such pores by calculating the equilibrium shape of a liquid meniscus pressing down on a surface asperity.Predictions from the model are compared with experimental results for the volume of voids formed under plasma sprayed yttria stabilised zirconia(YSZ)particles(average diameter18l m)landing with an average velocity of 250m/s on patterned silicon surfaces that had vertical posts on them.The model predicted, to within an order-of-magnitude,the volume of voids on a surface in which the posts were tall(3l m high)and closely spaced(1l m apart),where pores were principally formed by incomplete?lling of gaps.

Keywords Thermal spray coatingáFormation of poresáIncomplete?llingáPatterned surfaceáSurface tension

Nomenclature

e length o

f meniscus

g gravity acceleration

h liquid height

h s height of deformed liquid bottom

i number of post,counting from point of droplet impact

p pressure

r radial direction

R splat radius

R a average surface roughness

s theoretical height of deformed liquid surface of the underside of a splat

V impact velocity

M.Xue(&)áS.ChandraáJ.MostaghimiáH.R.Salimijazi

Centre for Advanced Coating Technologies,University of Toronto,Toronto,Canada

e-mail:michelle.xue@utoronto.ca

V in Volume of incompletely?lled voids

x Cartesian coordinate

y Cartesian coordinate

z Cartesian coordinate

a capillary length

b radius of the surface asperities

h angle of perfect contact

r surface tension

q liquid density

/v meniscus contact angle

/t meniscus contact angle

Introduction

Thermal spray coatings are formed by the impact of molten droplets onto a solid surface that fuse together to form a thin protective layer.Such coatings are not perfectly dense,but contain pores and cracks that may or may not be desirable,depending on the function of the coating.Coatings that shield components from wear or corrosion should have low porosity,since that improves adhesion strength and makes the coating impervious.The insulating properties of a thermal barrier coating are improved,however,by the presence of air pockets within it.In either case it is important to be able to predict and control porosity during coating deposition.

Several attempts have been made to develop computer models that can predict the structure of thermal spray coatings[1–3].All of these models postulate a set of rules that determine the size and locations of pores,based on observations made in experimental studies.Several different mechanisms have been identi?ed that can create porosity:curling up of splats due to thermal stresses,entrapment of gas under impacting particles and incomplete?lling of cavities in the already deposited coating.Protuberances may already exist on a rough substrate,or they may be created during spraying by the presence of unmelted particles in the spray,or as a result of satellite droplets detaching from impacting droplets and solidifying on the surface.

Pores formed by gas entrapment are typically very small,and found at the interface between splats in thermal spray coatings.Based on transmission electron microscopy of plasma-sprayed Al2O3coatings,McPherson and Shafer[4]showed that the interfaces between lamellae consist of regions of perfect contact alternating with gaps of0.01–0.1l m which probably arise from absorbed or entrapped gas between impinging droplets and previously solidi?ed layers.

Curling up at the edge of splats is frequently observed in thermal spray coatings and may be a major source of porosity.The SEM micrograph in Fig.1(a)shows solidi?ed7% yttria stabilized zirconia(YSZ)splats deposited on a polished stainless steel substrate by thermal plasma spray.The particle temperature and velocity upon the impact were2900°C and250m/s,respectively.A section(Fig.1(b))through the splat along the line marked A–A0,made using focused ion beam(FIB)milling shows a gap between the splat and substrate,where the edge of the splat had curled up.Splat curl up is cause by residual

stresses in the splat as it cools and shrinks after being sprayed on the surface.The bottom surface of the splat is attached to the substrate and cannot shrink,while the upper surface is free to contract.The resulting stresses are relieved either by the edges of the splat curling up or the splat cracking.The upper surface of the splat in Fig.1(a)shows a network of cracks caused by such stresses.Metallic splats are much more ductile than ceramic splats and do not crack easily:curl-up is therefore the only means of providing stress relief.Curling-up is therefore a much more important source of porosity in metallic coatings than in ceramic coatings.

Cirolini et al.[2]developed a model for the deposition of a thermal barrier plasma-sprayed coating assuming that curling was caused by the temperature drop across the splat when the solidi?cation front just reached the top.Xue,Chandra and Mostaghimi [5]developed a model to predict the angle of curl-up around the edges of metallic splats and showed that predictions agreed reasonably well with measurements from splats formed by the impact of both large (2–3mm)and small (30–50l m)diameter droplets of molten metals.When a molten droplet lands on a rough surface,not all of the voids under it will be completely ?lled.The pressure inside the molten drop may not be enough to overcome surface tension and force liquid into small cavities.Then,as the splat freezes,pores will form wherever there is incomplete ?lling.This mechanism is complex since it depends on many factors,including pressure distribution in the impacting drop,substrate topography and the rate of solidi?cation.

Fukanuma [6]developed a model for porosity formation during thermal spray coating processes by considering deformation of a molten particle,and showed that most of the porosity is near the periphery of the splat,starting at a distance from its centre of about 0.6times the spat radius (R ).Porosity was sensitive to particle velocity,ambient gas pressure,particle diameter,and molten material viscosity.

Sobolev and Guilemany [7]derived a set of analytical formulae to describe the pressure distribution in a ?attening droplet along the droplet-substrate interface during thermal spraying.Droplet-substrate micro-adhesion and coating porosity along the radius were shown to depend on the ratio of the pressure developed upon impact to the capillary pressure.Cai and Lavernia [8]modelled porosity formation during spray forming and studied the effects of processing parameters on porosity in spray formed

materials.

Fig.1(a )SEM micrographs of YSZ single splats deposited on a polished stainless steel substrate at 300°C and (b )cross-section through splat at line line A–A 0showing splat/substrate interface in Particle temperature and velocity at impact were 2900°C and 250m/s

The objective of this paper is to develop an analytical model to estimate the volume of voids formed by incomplete ?lling of the interstices under a splat on rough surfaces.Experiments were done in which molten particles of yttria stabilised zirconia (YSZ)were plasma sprayed onto silicon surfaces that had a pattern of vertical posts,1–3l m high,etched on them.Predictions from the model were compared with measurements of pores formed due to incomplete ?lling of the voids between posts on the substrate.

Incomplete Filling of Interstices on Rough Surfaces

Ideal Model of Rough Surface

Heichal and Chandra [9]developed a theory to predict contact resistance between a liquid metal and a rough solid surface.The rough surface was idealized as consisting of a series of semi-circular asperities,all having the same radius b .Surface roughness R a is de?ned as the arithmetic average of the height of surface peaks above a hypothetical perfectly smooth plane.Figure 2shows an idealized representation of liquid in contact with a solid substrate on which there is a single asperity.For the idealized surface shown in Fig.2the average roughness is:

R a ?R 2b 0y ex Tdx

2b ?R p 0b 2sin 2ew Td w

2b ?pb

4e1T

Surface tension prevents the liquid from completely wetting the surface peak.Timsit

[10]derived a model to calculate the equilibrium pro?le of the liquid meniscus by using variational methods to determine the shape that minimized the total potential and surface energy of the system.Figure 2shows the geometry of the contact meniscus y (x )formed with a liquid in contact with a single semi-circular asperity with pro?le z (x ).The origin of the coordinate system used in the 2-D analysis is located at the point of contact of the meniscus with the horizontal surface that forms the base of the asperity.If we know the shape of the liquid meniscus and the pro?le of the asperity we can integrate the

difference Fig.2Geometry of the contact meniscus formed with an asperity

between them over the length e to calculate the volume of incompletely ?lled voids (labelled V in in Fig.2)

Timsit [10]provided a solution for the equilibrium shape of the liquid interface,assuming that b /h <<1and e/a <<1and where the liquid does not wet the surface,i.e./t ?/v ?180 .The solution showed that the pro?le of the liquid meniscus is:

y ex T?2h sin 2x 2a

e2T

The capillary length is de?ned as a ????????????r =q g p ,where r is the surface tension of the

liquid.The angle subtended by the area of contact between the liquid and the surface asperity is:

h ?2b h

a t

b h 1=2e3T

and the horizontal length of the void between the liquid and substrate is:

e ?a 22b h ea 2tb h T !1=2e4T

The surface of the substrate is de?ned by

z ex T??????????????????????????????????????????????b 2àee tb sin h àx T2

q x [e tb sin h àb z ex T?0

x \e tb sin h àb 8<:e5TWhen the single semi-circular asperity in Fig.2is transformed into a series of asper-

ities,the origin of the meniscus moved to the valley between the asperities.In this case

Eq.(5)should be modi?ed to z ex T????????????????????????????b 2àeb àx T2q .

If we assume the asperity is a hemisphere,the volume of the 3-D void between it and the liquid is:

V in ?Z e

02p eb àx Ty ex Tàz ex T? dx e6T

A computer program was written to evaluate Eq.(6).

Pressure Distribution along a Splat Radius

Application of Eq.(6)to calculate void volume requires the hydrostatic head h forcing liquid down onto asperities on the surface.In the case of an impacting droplet the hydrostatic head can be replaced by an equivalent impact pressure:

p ?q gh e7T

Numerical simulations of droplet impact were conducted to study the pressure distri-butions along the splat radius.We used a 3-D numerical code of ?uid ?ow and heat transfer

[11]to simulate impact of an 18l m diameter droplet of zirconia with an initial temper-ature of 2900°C landing with a velocity of 250m/s on a silicon surface.The droplet spread out into a splat of 55l m in diameter.Pressure at the splat-substrate interface was found to decay with distance from the splat centre,and with time after impact.The maximum pressure experienced under the splat was recorded at several locations and is shown by the data points in Fig.3.An exponential curve of the form:

p er T?A 1e àr 2A 2e8T

was ?t through the data to describe the radial pressure distribution,where p is the maxi-mum pressure and r the radial location.A 1and A 2are functions of droplet impact velocity,V and splat radius,R .The maximum impact pressure at the centre of the droplet is given by

p er ?0T?12q V 2

e9T

We assume that the pressure decays to a very small value within a distance equal to two radii:

p er ?2R T%10à10Pa e10T

Note that the small value,10à10,is used here instead of zero,because exponential functions asymptotically approach zero but never reach it.Substituting Eqs.(9)and (10)into Eq.(8)gives expressions for A 1and A 2so that:

p er T?12q V 2áe àr 2A 2e11T

where

Fig.3Maximum pressure distribution along the radial location after an 18l m diameter YSZ particle impacted on a substrate with impacting temperature and velocity of 2900°C and 250m/s,respectively.The maximum splat radius for this case is 55l m

A 2?à4R 2ln 10

à1012q V 2

!"#à1e12T

Experimental Procedure

To observe incomplete ?lling of voids under plasma sprayed particles impacting on a rough surface,single splats of crushed 7%Y 2O 3–ZrO 2powders (Amperit 825-0,à22.6/+5.6l m from H.C.Starck,Germany)were collected after impact on patterned Si surfaces.To obtain a narrow particle size distribution,Amperit 825-0powders were sieved to à25l m.The average particle diameter was 18l m.

The substrates were made of silicon wafers on which vertical posts with square cross-sections were etched.Two different patterns were used:3l m in height,4l m in width,with 1l m spacing in between and 1l m in height,4l m in width,with 5l m spacing in between.Surfaces were kept at a temperature of 300°C during spraying to vaporize any adsorbed contaminants on them.

Plasma spray experiments were carried out with a custom-made plasma torch working with a gas mixture of CO 2/CH 4.The plasma torch-substrate distance was maintained at 50mm during deposition.The typical atmospheric plasma spray parameters and conditions used for collecting YSZ single splats are summarized in Table 1.A custom-made jig was used to reduce the number of splats landing on the substrate,so that individual splats could be identi?ed.The jig consists of a sliding steel shutter with a slit (approximately 2mm wide)placed at a distance of approximately 1mm in front of the substrate.During spraying,the shutter was released so that it fell under its own weight,allowing a few droplets from each section of the spray to impinge on the substrate as it traversed the plasma spray.

Particle conditions upon the impact were monitored by a DPV-2000system from Tecnar Ltd,Montreal,Canada.Variation in particle properties across the cross-section of the plasma plume were characterized by measurements at 81points across the cross-section of the plume in a square 9·9grid with 3mm distance between nodes.The average temperature and velocity of the particles at the centre of the plasma plump were T =2900°C and V =250m/s,respectively.

Splats deposited were photographed using scanning electron microscope (SEM).In order to study pore formation,cross-sections through individual splats were made by FIB

Table 1Atmospheric plasma spray process parameters

Gun

CO 2/CH 4Current,A

268Voltage,V

178Total gas ?ow rate,(CO 2/CH 4),slpm

30/7.1Powder carrier gas (Ar),slpm

10Feed rate,g/min

8Spray distance,mm

50Substrate temperature (°C)300

milling(Micrion Corporation,Peabody,MA,USA).Micrographs from the cross-sections were taken by SEM(Hitachi S-570,Tokyo,Japan).Image analysis software,Clemex (Clemex Technologies Inc.,Longueuil,Canada),were employed to measure the porosity across the splat/substrate interfaces.

Results and Discussion

Figure4(a)shows a micrograph from a YSZ splat after it impacted on the patterned surface kept at300°C.The square posts on this surface were3l m high and4l m width,with 1l m spacing in between.Figure4(b)shows a cross-section through the centre of the splat, made by focused-ion beam milling.The interface between the splat and substrate can be seen in the micrograph,as well as the gaps in the substrate.The gaps are labelled in Fig.4(b),with numbers starting at the splat centre and increasing with radial distance from the centre.The inset in Fig.4(b)shows enlarged images of the gaps in the substrate,where spaces near the centre of the splat are seen to be more?lled than those near the edges.The incompletely?lled interstices are those located where the pressure under the splat falls off sharply(see Fig.3).

The porosity inside each interstice in Fig.4(b)was measured based on the area of the void in the micrograph using image analysis software.The porosity values in the two interstices at both sides of each rectangular post were averaged to obtain a porosity value of the post.Assuming that the void had uniform cross-section all around each post,the area void was then converted to a volume void by multiplying the average porosity value by the

Fig.4SEM micrograph of(a)the top view and(b)the central cross-section,of a splat formed by an18l m diameter YSZ droplet impacting on the silicon patterned surface with particle temperature and velocity of 2900°C and250m/s,respectively.The substrate temperature was300°C.The posts on the substrate are 3l m high,4l m wide,with1l m spacing in between

volume of interstice around each post.For example,the volume of interstice around each post in Fig.4(b)was 27l m 3,and the porosity value of post two from measurement was 3%.The volume of void around post two was then calculated as 27·3%=0.81l m 3.The volumes of voids around each rectangular post,numbered from 1to 6,along the splat radius were calculated and listed in Table 2.The voids in the interstice on the other side of the impact point,numbered 10–60,were also measured and listed in Table 2.

The volumes of void caused by incomplete ?lling of the each of the spaces 1–6and 10–60between the posts were calculated using Eq.(6).Eq.(11)was used to predict the pressure distribution under an impacting droplet and calculate the pressure p (r i ),in the i th gap located at radius r i ,measured from the droplet impact point.The calculated values are listed in Table 2.Figure 5shows a comparison between the measured and calculated values of void volumes.Predicted void sizes were of the same order of magnitude as those measured in experiments.

The model was less effective in predicting void volume when the spacing between posts was much larger,since other mechanisms for creating voids,besides incomplete ?lling of interstices,became important.Figure 6(a)shows a YSZ splat on a patterned surface with square posts 1l m high,4l m wide,and 5l m spaces in between.Measured void volumes are compared with those predicted by Eq.(6)in Table 3.The measured voids are much larger than those obtained from calculations.However,the model only accounts for experimental measurements and calculation using the analytical model

Radial location

123456Total volume 102030405060Measurements (l m 3)

0.00.8±0.3 4.1±0.3 6.7±0.39.6±0.312.2±0.333.4±0.30.00.0 1.8±0.3 4.7±0.314.8±0.317.7±0.339.0±0.3Analytical calculation (l m 3)0.10.1

0.20.9 4.214.2

19.7Fig.5Volume of voids along the radius of the YSZ splat shown in Fig.4

incomplete ?lling of spaces next to the posts.Some of the largest voids seen in Fig 6(b)are those located equidistant from the posts.These could not have been created by surface tension preventing the liquid meniscus entering a small crevice.Rather,they must have been created by another mechanism,such as gas entrapment.Note that the corresponding interstices on the other side of the splat in Fig.6(b)(labelled 10and 20)are almost com-pletely ?lled,indicating that the ?lling was not controlled by pressure alone,since the pressure distribution would have been expected to be symmetrical on the two sides of the splat.

Summary

When a molten droplet impacts a rough surface,pressure in the liquid drives it into the crevices between asperities on the surface.However,surface tension prevents the liquid from completely ?lling these gaps,leaving voids.An analytical model is developed to calculate the volume of these voids.Predictions from the model are compared with experimental results for the volume of voids formed under plasma sprayed YSZ particles landing on patterned silicon surfaces with vertical posts on it.The model predicted,to within an order-of-magnitude,the volume of voids on a surface in which the posts were tall experimental measurements and calculation using the analytical model

Radial location

123Total volume Measurements (l m 3)

0.0 1.2±0.6 4.0±0.6 5.2±0.6Analytical calculation (l m 3)0.0020.0040.020

0.028

Fig.6SEM micrograph of (a )the top view and (b )the central cross-section,of a splat formed by an 18l m diameter YSZ droplet impacting on the silicon patterned surface with particle temperature and velocity of 2900°C and 250m/s,respectively.The substrate temperature was 300°C.The posts on the substrate are 1l m in high,4l m wide,with 5l m spacing in between

(3l m high)and closely spaced(1l m apart),where the main reason for formation of pores was incomplete?lling of gaps.The model did not work well on a surface where the posts were short(1l m high)and widely separated(5l m apart).In this case it appeared that other mechanisms,such as gas entrapment or formation of cracks in the splat were responsible for pore formation.

Acknowledgement The authors would like to acknowledge the support and assistance of GE Global Research Centre,NY,USA,in providing the patterned surfaces and FIB micrographs.

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建筑工程施工论文施工论文:框架结构填充墙裂缝的成因及防治 摘要:本文对框架结构工程中填充墙在粉刷后容易出现的裂缝原因进行分析,并提出了预防措施以确保工程施工质量安全。 关键词:框架结构填充墙裂缝分析预防措施 随着我国社会经济的迅猛发展,城市建设中高层建筑比例不断加大,在高层建筑设计中又以框架为主体辅以填充墙分格应用较为广泛。由于此类建筑在设计时考虑荷载等因素,填充墙材质均以轻质砌块为主。而此类型填充墙在砌筑粉刷施工后,由于多种原因普遍存在不同程度的竖向、水平、斜向等裂缝现象,直接影响到房屋的使用和美观,尤其在下大雨时外墙面还会产生渗漏影响到使用功能,这一现象也是困扰建筑业最常见的一种质量通病。针对该现象,本文就墙面裂缝产生的原因及预防措施作一简要阐述。 一、墙面裂缝产生原因 裂缝产生的原因较复杂,除开结构因素,总体造成因素可分为构件材料温度变形系数的差异、气候温度变化、填充墙体的形状和尺寸、墙体的砌筑粉刷质量等几种。 1.在高层建筑中,填充墙以轻质砌块为主。由于采用的轻质砌块温度变形系数与结构中的混凝土温度变形系数不相同,产生的收缩不一致,使砌体与混凝土构件之间会产生缝隙,就会在粉刷后的墙面产生裂缝。虽然在施工中为防止此类裂缝的产生,我们在砌体施工时常采用拉墙筋连接;粉刷时在混凝土与砌体连接处使用钢丝网片搭接粉刷施工;但由于施工拉墙筋及钢丝网片时操作失误(如拉墙筋位置与砌块灰缝位置不一致,拉墙筋未砌筑在砂浆结合处,钢丝网片太靠内侧而无法与粉刷砂浆形成一整体受力构件等因素),造成了虽然采取措施依然无法避免在混凝土构件与砌体交接处出现裂缝。 2.填充墙砌体在粉刷后是以填充砌块、砌筑砂浆、拉墙筋、钢丝网片、粉刷砂浆为整体的统一受力构件,这其中除了上述l条中所述因素外,填充砌块强度、砌筑砂浆强度、粉刷砂浆强度也尤为重要。如强度达不到设计要求的强度时也会影响到整体抗裂强度而造成墙面裂缝。 3.在填充墙砌体中,上部滚砖的砌筑,如施工中不按要求待下部砌体达到一定强度后再行砌筑便一次性砌筑到位,且滚砖挤压不紧,粉刷后就会造成墙体与梁、板底之间出现影响美观的横向裂缝。 4.在施工中填充墙超长、超高未按要求设置构造柱、卧梁,在温度的变化下,由于填充墙尺寸增大,变形幅度也相应增大,在超出填充墙砌体整体抗裂强度时就会产生墙面裂缝。 5.当墙体外界温度低于临界温度时,整个填充墙相对于钢筋混凝土构件产生收缩,从而在墙体内部产生拉应力。此时,填充墙体两端由于拉结筋和钢丝网片共同作用,产生横向拉应力,墙体上部由于钢板网作用产生向上的拉应力,由横向拉应力和向上的拉应力产生合力。当合力值到达一定数值时,由砌块和砂浆组成的砌体抗拉强度不足以抵抗拉应力合力,于是在垂直于合力的方向,砌体的相对薄弱部位产生斜裂缝。斜裂缝的形成一般呈近似直线状。当砌筑砂浆强度不足或轻质砌块浇水不足时,有时裂缝也会沿砌体灰缝部位呈阶梯状分布。上述裂缝一般出现在轻质填充墙体上部,下部由于砌体自重与拉应力合力部分抵消,所以一般不会产生裂缝。 6.砌筑轻质砌块墙体时,由于多种因素造成墙体垂直度及平整度未能达到规范要求,使粉刷砂浆厚度超标,待粉刷层干燥后会出现不规则裂缝甚至空壳掉落,产生不必要的质量及安全隐患。 综上所述,对容易造成墙体产生裂缝的因素经过分析后,可采取相应预防措施来控制裂缝产生。 二、针对墙面裂缝的预防措施 1.在砌墙前,先把墙体的平面与垂直轴线放好,并根据轻质砌块尺寸严格控制好拉墙筋预埋位置,并确保其能正确埋在砌体肋上砂浆内。由于预埋不好控制,可采用建筑结构胶植筋法后埋拉墙筋或是把拉墙筋与混凝土预埋钢板焊接好,采用此方法能比较准确地预留拉墙筋位置,且不会因凿打预埋拉墙筋而伤及混凝土构件保护层影响到混凝土构件的耐久性。 2.砌块应选择材质均匀且品质良好、强度一致的产品,各项检测指标均应符合相关砌块检测要求,且砌块的产品生产龄期必须大于28天。施工前,轻质砌块须浇水充分,以免过度吸收砂浆水分导致砂

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I C S25.220.20 A29 中华人民共和国国家标准 G B/T11374 2012 代替G B/T11374 1989 热喷涂涂层厚度的无损测量方法 T h e r m a l s p r a y i n g c o a t i n g N o n d e s t r u c t i v em e t h o d s f o rm e a s u r e m e n t o f t h i c k n e s s 2012-09-03发布2013-03-01实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局

前言 本标准按照G B/T1.1 2009给出的规则起草三 本标准代替G B/T11374 1989‘热喷涂涂层厚度的无损测量方法“三与G B/T11374 1989相比主要变化如下: 增加了第二章的引用文件; 修改了第三章部分术语名称和解释; 修改了第五章确定参比面的部分内容; 修改了第六章局部厚度测量的部分内容三 本标准由中国机械工业联合会提出三 本标准由全国金属与非金属覆盖层标准化技术委员会(S A C/T C57)归口三 本标准起草单位:武汉材料保护研究所,江苏中矿大正表面工程技术有限公司三 本标准主要起草人:汪洪生二严生贵二张冀蜀二洪伟三 本标准所代替标准的历次版本发布情况为: G B/T11374 1989三

热喷涂涂层厚度的无损测量方法 1范围 本标准规定了热喷涂涂层厚度测量的术语二测量方法的选择二参比面的确定及局部厚度的测量三本标准适用于所有热喷涂方法,包括火焰喷涂二电弧喷涂二等离子喷涂等所制备的各种磁性金属基体上非磁性涂层和非磁性金属基体上非导电涂层的厚度测量及评定三 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的三凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件三凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件三 G B/T4956磁性基体上非磁性覆盖层覆盖层厚度测量磁性法 G B/T4957非磁性基体金属上非导电覆盖层覆盖层厚度测量涡流法 G B/T6463金属和其他无机覆盖层厚度测量方法评述 G B/T12334金属和其他非有机覆盖层关于厚度测量的定义和一般规则 G B/T18719热喷涂术语二分类 3术语和定义 G B/T12334和G B/T18719界定的以及下列术语和定义适用于本文件三 3.1 主要表面s i g n i f i c a n t s u r f a c e 工件上某些已涂覆或待涂覆覆盖层的表面,在该表面上覆盖层对其使用性能或外观是至关重要的三3.2 测量面m e a s u r i n g a r e a 作单次测量的主要表面区域三 无损法的测量面为与探头接触的区域或影响读数的区域三 3.3 参比面r e f e r e n c e a r e a 要求作规定次数单次测量的区域三 3.4 局部厚度l o c a l t h i c k n e s s 在参比面内进行的规定次数厚度测量的平均值三 3.5 最小局部厚度m i n i m u ml o c a l t h i c k n e s s 在单个工件的主要表面所测得的局部厚度中的最小值三 3.6 最大局部厚度m a x i m u ml o c a l t h i c k n e s s 在单个工件的主要表面所测得的局部厚度中的最大值三

热喷涂技术资料

齐鲁工业大学|机械与汽车工程学院 热喷涂技术的研究综述 孙* (齐鲁工业大学机械与汽车工程学院 20130102****) 摘要: 本文介绍了热喷涂技术的由来,发展历程,工艺特点(热喷涂工艺的优缺点),基本概念,总结了热喷涂技术的应用状况,探讨了新工艺、新材料在热喷涂技术中的应用前景。 关键词:表面处理;热喷涂;热喷涂的优缺点;热喷涂的应用进展 前言: 高新技术的飞速发展对提高金属材料的性能、延长仪器设备中零部件的使用寿命提出了越来越高的要求。而这两个方面的要求又面临高性能结构材料成本逐年上升的问题。近年来,表面工程发展很快,尤其是热喷涂技术获得了巨大的进展,为解决上述问题提供了一种新的方法。热喷涂技术是一种将涂层材料 (粉末或丝材 )送入某种热源 (电弧、燃烧火焰、等离子体等 )中熔化,并利用高速气流将其喷射到基体材料表面形成涂层的工艺。由于热喷涂技术可以喷涂各种金属及合金、陶瓷、塑料及非金属等大多数固态工程材料,所以能制成具备各种性能的功能涂层,并且施工灵活,适应性强,应用面广,经济效益突出,尤其对提高产品质量、延长产品寿命、改进产品结构、节约能源、节约贵重金属材料、提高工效、降低成本等方面都有重要作用。热喷涂涂层具有耐磨损、耐腐蚀、耐高温和隔热等优良性能,并能对磨损、腐蚀或加工超差引起的零件尺寸减小进行修复,在航空航天、机械制造、石油化工等领域中得到了广泛的应用【1-3】。 热喷涂发展现状: 1、热喷涂技术的由来 热喷涂是指采用氧—乙炔焰、电弧、等离子弧、爆炸波等提供不同热源的喷涂装置,产生高温高压焰流或超音速焰流,将要制成涂层的材料如各种金属、陶

瓷、金属加陶瓷的复合材料、各种塑料粉末的固态喷涂材料,瞬间加热到塑态或熔融态,高速喷涂到经过预处理(清洁粗糙)的零部件表面形成涂层的一种表面加工方法。我们把特殊的工作表面叫“涂层”,把制造涂层的工作方法叫“热喷涂”,它是采用各种热源进行喷涂和喷焊的总称。 热喷涂技术最早出现在 20世纪早期的瑞士,随后在前苏联、德国、日本、美国等国得到了不断的发展,各种热喷涂设备的研制、新的热喷涂材料的开发及新技术的应用,使热喷涂涂层质量不断得到提高并开拓了新的应用领域【4】。热喷涂技术在我国始于20世纪50年代,至70年代末形成气候。目前,无论在设备、材料、工艺、科研等方面都在迅速发展与提高,成为表面技术重要组成部分。 2、热喷涂技术的发展历程 在 1993年以前【5-6】介绍较多的是单一热喷涂的技术与方法,其中以火焰喷涂法最为常见。虽然该法(火焰温度可达 3000℃),可熔化大多数金属,但由于陶瓷材料熔点太高而使该法受到限制。与现有的火焰喷涂、等离子喷涂、电弧喷涂等技术相比,气体爆炸喷涂具有致密性好,孔隙率低,结合强度高等优点。但因爆炸法之粉料以直线束方式射向基体表面,对形状复杂和细小件内壁难以处理,并需专门隔音装置以对付约140分贝的爆炸声,且涂层与基体之结合强度也有待于提高。新近研制的超音速喷涂法利用喷枪(具有混合气体室,燃烧室及扩张嘴)在压力下点燃混合气体,通过扩张使燃烧继续,由此可产生超音速(1370m/s)和高温(2760℃)的气流,从而能喷涂金属陶瓷,例如WC-Co和WC-Cr-Ni等粉末材料,并无脱碳现象。与爆炸喷涂相比,由于火焰的超音速提高了粒子的速度,其所制得的涂层致密且高耐水性。加上热源温度低,限制了粉末粒子加热,从而有效地抑制了粉末中 WC的分解。实验得出,超音速法所形成的涂层较等离子及氧—乙炔火焰法形成的涂层性能优越,其耐蚀性能与硬质合金YT相当。并且涂层材料已从金属、合金、陶瓷进而扩大到塑料等非导电性材料【7】。 我国热喷涂技术是从五十年代开始的,当时由吴剑春和张关宝在上海组建了国内第一个专业化喷涂厂,研制氧乙炔焰丝喷及电喷装置,并对外开展金属喷涂业务。我国热喷涂技术起步较早,50年代就发展了丝材电弧喷涂;60年代某些军工部分开始研究等离子喷涂,等离子弧焰温度高、等离于喷涂颗粒飞行速度快,

热喷涂涂层的制备

技 术 评 论 —— 运 用 显 微 组 织 分 析 解 决 实 际 问 题 热喷涂涂层的制备 作者:George Vander Voort 热喷涂涂层金相 热喷涂涂层的应用是为了改善基体材料的抗氧化、抗腐蚀、抗表面磨损和抗烧蚀能力。有涂层金属部件的准确表征要求对其显微组织进行金相检验。涂层的厚度范围从 0.002 至 0.060英寸 (0.005 至 1.5mm) 并用不同的喷涂技术和参数沉积到基底上。必须用金相制备技术准确地确定显微组织特性。由于一些涂层的脆性本质和孔隙的存在并在涂层构成了很不相同的硬度,在金相制备中总是有可能无法显示出真实的显微组织或引入假象,从而对涂层特性作出错误的诠释。光学显微技术为一块经过正确制备的涂层试样提供了一种评估手段,以确定或测定 涂层/基底界面的质量、孔 隙度、未熔化颗粒及氧化物的分布、涂层厚度、以及其它涂层特性,如图 1 所示。 各个实验室为了对热喷涂试样进行显微组织评估而使用的金相制备技术不尽相同,这一差异往往会造成勉强合格的结果。这些技术包括在粗磨和细磨阶段,碳化硅砂纸、固定或半固定金刚石的使用。粗抛光阶段是在无绒毛织物上使用分级系列的金刚石膏或悬浮液。对于最终抛光阶段,则在有绒毛或无绒毛的织物上使用细金刚石膏或悬浮液,或使用小于 1 微米的氧化铝粉。如果在使用以上任何消耗品或制备表面时采用不恰当的技术都 会产生不够精确的结果。 图 1。典型的涂层截面组织,图中示出氧化物和夹杂物 的层状组织本期标乐公司的《技术评论》是为了给读者提供能够始终如一地准确对涂层进行表征的热喷涂涂层金相制备步骤的信息。 金相试样制备 取样/切割 对于不同类型的热喷涂试样,应当使用带有金属粘接的金刚石薄片或超薄氧化铝砂轮片的精密切割机沿着垂直于试样轴的方向进行切割。试样应当用台钳夹紧,其位置应使切割片从涂层一侧进入而从基底一侧出去,这样就显著减小了涂层的损伤。图 2 示出在切割热喷涂涂层时所建议的切割片转动方向、试样位置、及试样类型。通过真空浸渗可以使多孔性涂层或易碎涂层上有一薄层的环氧树脂可以避免在切割时造成损伤。表 1 给出切割参数。每一块切下的试样都应当放在丙酮中彻底 清洗并在镶嵌前在 70°C 的烘箱中干燥 5 分钟。

填充墙裂缝处理施工工艺

填充墙裂缝处理施工工艺 1、产生裂缝的原因分析: 框架剪力墙结构填充墙产生裂缝的原因主要有填充墙砌筑材料使用的原因,温度变化的原因、外力作用的原因(邻近地区爆破施工)及结构自身产生的原因,具体分析如下: 一、填充墙自身收缩而产生的裂缝。这种裂缝比较规则,都是在柱边和梁底出现.造成收缩裂缝的原因有两点:一是砌筑时的砂浆具有流动性,在重力作用下,墙体会不断沉实引起收缩;二是墙体的砌筑砂浆凝结硬化时会产生收缩,这种收缩时间较长,但砌筑完一个月左右将基本收缩完成。 二、温度变化产生的裂缝。这主要是填充墙和钢筋混凝上的线膨胀系数不一样,使得温度变化时两种材料的收缩量也不一样,这就造成了在两种材料结合处的裂缝,这种裂缝也是比较规则的,通常呈现为梁底或柱边的水平缝或垂直裂缝. 三、砌体材料干,湿不稳定性产生的裂缝。有不少填充墙的砌体材料都存在湿胀,干缩的现象,这就会造成粉刷后的墙面出现不规则裂缝。产生这种裂缝的原因是墙体砌筑后,墙粉刷前要充分浇水湿润,这时的墙体含水率较高,体积略有膨胀,粉刷结束体内的水份才开始逐渐往外排析,随着水份的不断排析与蒸发,墙体就会逐渐干燥

和收缩,当墙体的收缩量达到一定程度后,就会将墙面的粉刷层拉裂。 四、外力作用(附近爆破施工)产生的裂缝:砌块墙与框架柱梁只能靠柱上的拉筋连接,即使在抹灰时加了钢丝网,也难以抵抗由于外力作用造成的应力变形,这样的裂缝通常表现为斜裂缝,为上下贯通。 2、填充墙裂缝的处理 通过以上对的分析,我们初步了解了产生填充墙裂缝的各种原因,并能够通过裂缝形态及表现形式,初步确定裂缝产生的原因,并对症下药,确保经处理后的填充墙不再开裂或者让裂缝控制在一定范围之内,不影响建筑物的使用裂缝出现在柱边,梁底,并沿着柱边或梁底呈现垂直或水平的裂缝,一般是由于混凝土材料与墙体材料线膨胀系数不同 引起的温度伸缩裂缝,对待这种裂缝,本身并不存在安全隐患,但是影响美观,因此如果要对其进行处理,一股的方法是沿裂缝凿除水泥砂浆,如果裂缝过大可以用水泥砂浆填充并重新抹灰刷涂料,但由于温度变化比较频繁,墙面出现此裂缝后难以根治,只能通过治理控制其裂缝宽度,使之成为无害裂缝。裂缝出现在墙体当中,并呈竖向或水平发布,一般是沿砖墙灰缝分布,对于这种裂缝一股的处理方法是沿裂缝凿除抹灰层,其中的墙体灰缝需剔缝,剔缝深度为lOmm,然后重新粉刷。如果裂缝为斜裂缝,或者呈不规则发布,并且数量较多,这需要引起人们的足够重视,因为这有可能外力作用引起的裂缝,对于这种裂缝,需要通过检测部门,根据裂缝的表现形式和分布范围确定是否对此墙进

2020各类涂层的检测技术介绍及对比分析

各类涂层的检测技术介绍及对比分析目前,欧美发达国家在无损检测领域开展了大量的研究和一定的应用,美国能源部为了满足燃气轮机和航空发动机涡轮热端部件材料的研制发展需求,设置了DOENTEL计划,其中重点针对复合涂层监测、测试及性能表征的无损检测技术开展了研究,发展了声发射技术、红外热成像技术、光激发荧光压电光谱等无损检测技术,并系统的开展了无损检测信号和涂层性能、特征变化的规律性研究。目前,红外热成像技术针对陶瓷涂层分层剥离,声发射技术针对模拟服役环境中涂层裂纹监测等研究取得了一定进展错误!未找到引用源。。涡流检测技术可用于涂层内部大面积气孔、TGO层中β-Al2O3层的厚度以及陶瓷层的剩余厚度检测,进而定性分析涂层的状态和剩余寿命。国内外目前均已研制出涂层厚度涡流检测仪,并且国外已经成功将其应用于燃气轮机叶片涂层质量检测,但该方法大多数研究应用还集中在单层涂层的厚度测量,很少考虑多层涂层的导电性对厚度测量的影响,测量精度低,尚无法应用于多层导电涂层检测。 2.1 超声检测技术(UT) 超声波在介质中传播时会产生传播速度的变化和能量损失,超声检测技术(UT) 通过被检材料中超声波的声速、声衰减、超声波信号的频散等参量对材料的成分及特性进行表征。超声检测技术具有检测灵敏度高、应用范围广、使用方便及成本低等优点。目前,关于涂层超声检测研究方法主要集中在超声脉冲回波技术、超声显微镜技术和超声表面波技术错误!未找到引用源。。 超声检测技术可用于涂层厚度、密度、弹性模量以及结合质量等检测。了解涂层声学特性是涂层超声检测与表征的前提,在此方面,Lescribaa错误!未找到引用源。等分析了等离子喷涂MCrAlY/YSZ 涂层声速和衰减系数,证明该技术具有检测等离子喷涂材料弹性和微观结构演变的潜力;Sugasawa等通过引入群延迟谱法分析材料声学特性并将其用于等离子喷涂氧化铝涂层检测,成功评估了声速和涂层密度;针对喷涂涂层声学特性,Rogé和Fahr等利用超声脉冲回波技术探索了其对陶瓷层和粘结层界面氧化物、陶瓷层孔隙率评估的能力(检测原理如图2-1所示)。Chen等通过开发的脉冲回波技术对热循环后等离子喷涂MCrAlY/YSZ 涂层进行超声波检测,证明了该技术可以检测陶瓷层/TGO界面早期分层缺陷。

喷涂工艺过程

喷涂工艺过程 1、表面预处理 为了使涂层与基体材料很好地结合,基材表面必须清洁及粗糙,净化和粗化表面的方法很多,方法的选择要根据涂层的设计要求及基材的材质、形状、厚薄、表面原始状况以及施工条件等因素而定、净化处理的目的是除去工件表面的所有污垢,如氧化皮、油渍、油漆及其他污物,关键是除去工件表面和渗入其中的油脂、净化处理的方法有,溶剂清洗法、蒸汽清洗法、碱洗法及加热脱脂法等、粗化处理的目的是增加涂层与基材间的接触面,增大涂层与基材的机械咬合力,使净化处理过的表面更加活化,以提高涂层与基材的结合强度、同时基材表面粗化还改变涂层中的残余应力分布,对提高涂层的结合强度也是有利的、粗化处理的方法有喷砂、机械加工法(如车螺纹、滚花)、电拉毛等。其中喷砂处理是最常用的粗化处理方法,常用的喷砂介质有氧化铝、碳化硅和冷硬铸铁等。喷砂时,喷砂介质的种类和粒度、喷砂时风压的大小等条件必须根据工件材质的硬度、工件的形状和尺寸等进行合理的选择。对于各种金属基体,推荐采用的砂粒粒度约为16-60号砂,粗砂用于坚固件和重型件的喷砂,喷砂压力为0、5-0、7Mpa,薄工件易于变形,喷砂压力为0、3-0、4Mpa。 特别值得注意的一点是,用于喷砂的压缩空气一定要是无水无油的,否则会严重影响涂层的质量。喷涂前工件表面的粗化程度对大多数金属材料来说2、5-13mmRa就够了。随着表面粗糙度的增加涂层与基体材料的结合增强,但是当表面粗糙度超过10mmRa后,涂层结合强度的提高程度便会减低。对于一些与基材粘结不好的涂层材料,还应选择一种与基体材料粘结好的材料喷涂一层过渡层,称为粘结底层,常用作粘结底层的材料有Mo、NiAl、NiCr及铝青铜等、粘结底层的厚度一般为0、08-0、18mm。 2、预热 预热的目的是为了消除工件表面的水分和湿气,提高喷涂粒子与工件接触时的界面温度,以提高涂层与基体的结合强度;减少因基材与涂层材料的热膨胀差异造成的应力而导致的涂层开裂、预热温度取决于工件的大小、形状和材质,以及基材和涂层材料的热膨胀系数等因素,一般情况下预热温度控制在60-120℃之间、 3、喷涂 采用何种喷涂方法进行喷涂主要取决于选用的喷涂材料、工件的工况及对涂层质量的要求。例如,如果是陶瓷涂层,则最好选用等离子喷涂;如果是碳化物金属陶瓷涂层则最好采用高速火焰喷涂;若是喷涂塑料则只能采用火焰喷涂;而若要在户外进行大面积防腐工程的喷涂的话,那就非灵活高效的电弧喷涂或丝材火焰喷涂莫属了。总 之,喷涂方法的选择一般来说是多样的,但对某种应用来说总有一种方

电弧喷涂涂层性能检测方法

电弧喷涂涂层性能检测方法 胡为峰 葛 爽(北京赛亿表面工程技术有限公司100083)① 摘要:锅炉喷涂涂层在锅炉运营中对管壁的性能起到重要的作用,为确定涂层所得喷涂性能和喷涂效果,本文主要介绍了几种在测试涂层性能过程中比较常见的几种测试方法和测试步骤。 关键词:电弧喷涂 涂层性能 测试 1、引言 作为电厂锅炉防护热喷涂材料中的重要体系,热喷涂涂层的性能由于影响着所防护材料的使用性能而倍受关注。电弧喷涂层的质量是通过涂层得性能来反映的,而涂层得性能又取决于喷涂设备、材料、工艺等多种因素。涂层性能的检测时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得物理性能(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)。当然,在实际工作中并不要求电弧喷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。 一般来说,电弧喷涂层性能试验与测试的目的主要有三个方面: z满足工艺上的要求; z满足技术的要求; z满足使用上的要求。 2、涂层性能测试标准和测试方法 2.1 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,就需要一套比较准确的涂层质量和性能检测的方法。当然,最有效的地方就是采用现有的国家标准。表2-1列出了现有的一些国家标准。 表2-1 热喷涂涂层性能试验方法与标准 标准号标准名称备注 GB/T 11374-1989 热喷涂涂层厚度的无损检测方法idt ISO 2064 GB/T 4956-2003 磁性金属基体上非磁性覆盖层厚度测量磁性方法idt ISO 2178 GB/T 6462-1986 金属和氧化物覆盖层横断面厚显微镜测量方法idt ISO 1463 GB/T 11378-1989 金属覆盖层厚度轮廓尺寸测量方法idt ISO 4518 GB/T 4955-1997 金属覆盖层覆盖层厚度测量阳极溶解库仑法idt ISO 2177 ① 本文通讯联系人:胡为峰(北京赛亿表面工程技术有限公司 100083)

热喷涂涂层性能检测方法

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,试件端面涂层的剥落情况。 用下式计算结合强度: 式中,σb—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

热喷涂概念及工艺流程

热喷涂概念及工艺流程 热喷涂原理: 法国木松桥公司从1949年开始进行管子仿真对比实验,结果表明:管子喷锌再涂沥青的复合涂层防腐效果最佳。锌涂层有两方面作用:1、由于锌的电化学点位比铁低,通过锌的反应,保护铁管不发生腐蚀;2、当锌层受到盐溶液腐蚀时会产生难溶的化合物(磷酸锌、氯化锌、硫酸锌)覆盖管子表面,形成保护膜,从而减缓腐蚀介质的侵入。起到保护铁管的作用 热喷涂技术是根据以上实验利用热源将喷涂材料加热至溶化或半溶化状态,利用压缩空气的气流将喷涂材料溶滴雾化成细小微粒并一定的速度喷射沉积到经过预处理的基体表面形成涂层的方法。热喷涂技术在普通材料的表面上,制造一个特殊的工作表面,使其达到:防腐、耐磨、减摩、抗高温、抗氧化、隔热、绝缘、导电、工艺等一系多种功能,使其达到节约材料节约能源的目的,我们把特殊的工作表面叫涂层,把制造涂层的工作方法叫热喷涂。热喷涂层是由细小颗粒形成的涂层,热喷涂技术是表面工程技术的重要组成部分之一,约占表面工程技术的三分之一。 国家标准: 施工质量要求需要符合国标:GB11373-1989《热喷涂金属件表面预处理通则》GB/T9793-1997《金属和其他无机覆盖层热喷涂锌铝及其合金》GB/T19352.1-2003《热喷涂热喷涂结构的质量要求第1部分:选择和使用指》GB/T19352.2-2003《热喷涂热喷涂结构的质量要求第

2部分:全面的质量要求》GB/T19352.3-2003《热喷涂热喷涂结构的质量要求第3部分:标准的质量要求》GB/T19352.4-2003《热喷涂热喷涂结构的质量要求第4部分:基本的质量要求》 二工艺流程 工件表面预处理制造涂层(喷涂)涂料封孔处理 工件表面预处理:利用压缩空气的压力和砂粒自重,将压力罐中砂粒压入喷砂管,由压缩空气推动,从喷嘴高速喷出对钢框表面进行粗化处理。 通过喷砂处理使工件表面非常彻底的除去氧化皮、油脂、锈蚀及油污等附着物,呈现洁净的基体表面。其次,是将工件表面处理成较高的粗糙度,以增大基体与涂层的结合强度,增强附着力。质量要求:喷砂除锈需达到GB8923-88中的Sa3级标准,粗糙度达到Ry=60-100微米 砂料选用高硬度,有棱角的石英砂。颗粒直径在0.5-1mm范围。喷砂嘴使用=6-8mm紫陶喷嘴。 作业流程:将喷砂设备9m3/8kg空气压缩机、储气罐、油水分离器、喷砂罐、耐磨胶管、喷砂枪、耐磨瓷嘴、防护设施要求后,开始作业。控制好空气压力(0.6-0.7Mpa),喷射角度(a=50-75°),覆盖时间(≤4h),喷射距离(150-200mm),是保证表面处理质量的关键因素。 制造涂层(喷锌或喷铝)采用目前较为先进的喷涂设备。喷涂设备为SX-D2型高速电弧喷涂机。材料为99.99%的纯锌丝,以电弧为热源把

封严涂层及其制备技术

封严涂层及其制备技术 1、定义 封严涂层是涂覆在飞机(航空)发动机气流通道的间隙部分的涂层。航空发动机在工作过程中,在离心力,气动力及热膨胀的共同作用下,转子与静子都会发生变形,导致转子与静子之间相互摩擦造成机械损伤,在设计、制造和修理过程中,转子与静子之间在构造上必须保留适当的间隙;但是发动机工作状态下转子与静子的间隙却会导致发动机效率的降低,如果采取适当的措施有效的减小发动机转子和静子之间的径向间隙则可大大提高发动机的可靠性和效率。 资料表明典型的发动机高压涡轮叶片间隙若平均减少0.245mm,涡轮效率可提高约1%;如果压气机间隙增加0.076mm,单位油耗率增加约1%。图3-1展示了径向间隙对部件效率及其耗油率的影响,随着叶片和机匣之间间隙的增加,耗油率大幅增加。此外压气机的运转间隙过大,会严重影响发动机工作时的气动性,并可能引起喘振,导致发动机稳定性下降。因此,为提高发动机的效率,降低油耗,改善发动机气动性能,应尽量减小压气机叶尖与机匣之间的径向间隙。 图3-1 径向间隙对部件效率及耗油率的影响封严涂层是一种功能涂层,被广泛的运用于不同零部件之间,例如转子轴,鼓筒、轴承、转动叶片叶尖,压气机和涡轮等封严装置表面,以控制间隙和减少泄漏,成为有效的封严技术之一。封严涂层使用位置示意图如图3-2所示。

封严涂层应具有较好的表面质量、优良的热稳定性和较小的摩擦系数,并且与基体材料之间的界面结合性能要比较好。研制封严涂层需要综合考虑涂层的各种性能,特别是涂层的磨损特性和耐冲击性能。目前采用的封严涂层主要有以下几类: 有机涂层、热喷涂涂层,烧结金属粉末;耐温可1000℃的填充或不填充的薄壁蜂窝结构涂层;耐温可达1200℃的可控孔隙率陶瓷涂层。 封严涂层通常是成对出现的,即在压气机的静子部件的表面喷涂可磨耗的密封涂层,与叶片等动子尖端的硬质涂层形成一对可磨耗密封摩擦副。根据用途,可将封严涂层分为两大类,即可磨耗封严涂层和耐磨封严涂层。 可磨耗封严涂层是喷涂在与转动组件相配合的静子环带上的允许磨耗的软涂层。高速高温条件下,配副发生刮擦时封严材料必须先被刮削,封严涂层对转动部件没有损伤或只产生可容忍的损伤;封严涂层材料能准确配合或适应对摩副的形状,形成最小的工作间隙。此外,可磨耗封严涂层还必须满足以下条件:具有良好的减摩性能以降低能耗;磨痕表面光滑平整以减小空气动力损失;因此,可磨耗封严涂层材料表层必须兼顾一定性能要求并取得一定平衡,目前采用复合涂层的设计和工艺来实现。 可磨耗封严涂层的种类随着发动机工作温度的升高而不断发展,在中低温阶段,涂层基体通常为金属材料,如镍、铜、铬、铝等及其合金;目前,运用较为成熟的可磨耗封严涂层为铝基合金和镍基合金涂层体系,使用温度在1000℃以下,表3-1为常用的可磨耗封严涂

热喷涂的一般工艺流程

热喷涂的一般工艺流程 热喷涂生产一般包括3个基本工序-----工件表面预处理、喷涂和涂层后处理,其基本工艺流程如图所示。 现将各工序的主要内容简述如下 1.工件表面预处理 为了使涂层和基体材料很好地结合以及满足喷涂工艺的需求,基材表面必须进行预处理,包括表面预加工、净化、粗糙化和黏结底层等几个步骤。 (1)表面预加工是在喷涂之前对工件进行车削和磨削等表面加工,以清除工件上的原喷涂层、其他表面处理层(淬火层、渗碳层等)各种损伤和毛刺,修真表面的不均匀磨损,预留喷涂层厚度等,以保证合适的基体表面和共建喷涂后的尺寸精度。(2)净化处理目的是除去工件表面的所有污物,如油脂、油漆、锈迹和氧化皮及其他污垢等。其中,有代表性的是油脂和锈迹,故简单地说,净化处理的关键是除油和除锈。除油的方法很多,主要的是溶剂清洗、水基清洗剂清洗,碱液(和酸液)清洗、电解清洗、乳化液清洗、超声波清洗、超临界二氧化碳清洗及加热脱脂等;除锈的主要方法则有化学除锈、点化学除锈、火焰除锈、机械除锈(喷砂、滚光、手工及及机动工具除锈)等。 (3)粗化处理目的是增加涂层与基材间的接触面,增大涂层与集采的机械咬合力,使净化处理过的表面更加活化,以提高涂层与基材的结合强度,同时基材表面粗化还改变涂层中的残余应力分布,对提高涂层的结合强度也是有利的。粗化处理的方法有喷砂、机械加工(如车螺纹、滚花)、电拉毛和宏观粗化等,其中喷砂处理是最常用的粗化处理方法。 (4)黏结底层是在喷涂一些与基材粘结不好的涂层材料时,先选择一种与集体材料粘结好的材料喷涂一层过渡层,以加强涂层与基体的结合。常用作黏结底层的材料有Mo、NiAl 、NiCr及铝青铜等,底层的厚度一般是0.08~0.18 μm。 净化和粗化表面的方法很多,选择应根据基材的材质、形状。厚度、表面原始状况和涂层的设计要求以及施工条件等因素而选择。 2.预热 预热的目的是为了消除工件表面的水分,提高喷涂时涂层/基体界面的温度,减少基材与涂层材料的膨胀差异造成的残余应力,以避免由此导致的涂层开裂和改善涂层与基体结合强度。预热温度取决于工件的大小,形状和材质以及基材和涂层材料的热膨胀系数等因素,一般控制在60~120℃范围。其实预热还不能算作一个独立的工序,实际上它是喷涂的预备操作,有时也把它算入预处理之内。 3.喷涂 这是整个热喷涂工艺的主体和关键工序,其他的工序都是为保证此而进行的。喷涂的操作主要是选择喷涂方法和喷涂参数。喷涂的方法有多种,而且目前还在发展,采用何种喷涂方法

框架填充墙裂缝的产生的原因

广州国际体育演艺中心工程 框架填充墙裂缝控制 摘要在广州国际体育演艺中心工程砌体施工中,我们对框架柱、梁、剪力墙与填充墙体之间裂缝的产生的原因进行了分析,并从实践中总结出框架填充墙防裂缝的一些施工预防措施。 关键词填充墙;裂缝;轻质新型墙体 本工程广州国际体育演艺中心工程采用框架-剪力墙结构,停车楼采用框架结构,地下室采用普通混凝土砌块,地下室以上采用Mu5加气混凝土砌块,用Mb5砂浆砌筑,砌块干密度为1200kg/m3,墙体厚200mm,本工程砌体施工采用干拌砂浆。 1,概述 随着框架结构及框架剪力墙结构在建筑结构中的普遍采用,现填充墙一般采用轻质新型砌块砌筑。根据近几年来新型墙体在工程中的应用情况,发现填充墙出现裂缝现象比较普遍,基本上已成为砌体填充墙的质量通病,使得墙面抹灰、粉刷饰面极易出现裂缝,成为影响工程质量的一个重要因素。现根据实践总结分析裂缝产生的原因和防治措施。 2、原因分析

2.1水平直线裂缝或间断裂缝产生的原因 填充墙砌筑时,未立皮数杆或不带灰线,灰线忽大忽小,砂浆厚度不均匀或砂浆稠度过大,收缩大,在气候特别干燥炎热时砌筑,砌块未适当喷水湿润,砂浆配合比计量不准确,搅拌不均匀,强度达不到设计等级,在外力作用下墙体部分滑动,一次砌筑过高,砂浆未和砌块粘结牢固,由于上部砌块自重而使部分墙体滑动,水泥安全性不合格引起灰缝砂浆开裂。 2.2阶梯型裂缝产生的原因 a)砌体顶端不带砂浆或砂浆饱满度低于60%。 b)像砌筑普通粘土砖一样,冲水刮浆,将竖缝灰浆冲散流淌。 c)砌筑前未计算砌块排数,灰缝厚度随意,有的将排数余值集中到一个竖向灰缝厚度内,且按每批间隔留置,抹灰前又未嵌填砂浆,造成有规则的裂缝。 2.3门窗顶头倒八字裂缝产生的原因 这主要是过梁两端搭接长度不足,或预制过粱安装时没有坐浆垫平,而是干铺,或过梁端处墙体砌筑不规则,形成无皮、无排的干砌现象。 2.4梁底裂缝产生的原因 这是框架结构填充墙的一种质量通病。由于受灰缝厚度和砌块厚度的限制,砌块皮数不可能为整数,最后一皮用实心砖斜砌打紧挤紧。有的选用材料不当,随意用碎砖块、砌体砌筑,即不打紧

热喷涂技术综述

热喷涂综述 一、热喷涂的定义 热喷涂技术,是采用某种高温热源,将欲涂覆的涂层材料熔化或至少软化,并用气体使之雾化成微细液滴或高温颗粒,高速喷射到经过预处理的基体表面形成涂层的技术。 当热源的比能量足以使基体表面发生薄层熔化,与喷射的熔融颗粒形成完全致密的冶金结合涂层时,称为热喷焊,简称喷焊。 使用高温热源,如氧——可燃气体燃烧火焰、电弧、等离子电弧、激光束、爆炸能等,是热喷涂技术区别于其他喷涂方法和表面涂覆方法的主要特征。不同热源的最高温度列于附表。 附表:不同热源的最高温度 二、热喷涂技术的特点 采用热喷涂技术,制备各种表面强化和表面防护涂层,具有许多独特的优点。 (1)能够喷涂的材料范围特别广,包括各种金属及合金、陶瓷及金属陶瓷、塑料、非金属矿物等几乎所有固态工程材料。因而能够制备耐磨、减摩、耐蚀、耐高温、抗氧化、绝缘、导电、催化、辐射、防辐射、抗干扰、超导、非晶态及生物功能等各种功能涂层; (2)能够在多种基体材料上形成涂层,包括金属基体、陶瓷基体、塑料基体、石膏、木材甚至纸板上都能喷涂,被喷涂的材料范围也十分广泛; (3)一般不受被喷涂工件尺寸和施工场所的限制,既可厂内施工,也可现场施工; (4)涂层沉积效率较高,特别适合沉积薄膜涂层。涂层厚度可以控制,从几十微米到几毫米甚至可厚达20mm; (5)除喷焊外,热喷涂施工对基体的热影响很小,基体受热温度不超过200℃,基体不会发生变形和性能变化; (6)在满足强度要求的前提下,制件基体可以采用普通材料代替贵重材料,仅涂层使用优质材料,使“好钢用在刀刃上”; (7)热喷涂施工艺灵活,方便,迅速,适应性强。 当然,热喷涂技术也有如下一些缺点。 (1)除喷焊外,热喷涂涂层与基体的结合主要是物理机械结合,结合强度不大高,涂层耐冲击和重载性能较差; (2)喷涂涂层含有不同程度的孔隙,对于耐腐蚀、抗氧化、绝缘等应用,一般不如整体材料。但可通过复合涂层系统设计等方法予以改进提高; (3)喷涂小件时,涂层材料的收得率低;

框架填充墙裂缝治理技术规定

框架填充墙裂缝治理技术规定 第一章总则 第一条为了有效治理框架填充墙裂缝问题,改善房屋建筑工程观感,进一步提高房屋建筑工程质量,根据国家、省有关质量法规政策和《江苏省住宅工程质量通病控制标准》等技 术标准,结合我市实际,制定本技术规定。 第二条建设(开发)、设计、施工、监理、材料供应等单位,应当在全面贯彻执行国家、省、市现行技术法规、政策和标准规范、产品质量标准的基础上,将本技术规定内容列为质量工作重点,贯彻执行和实施到位。建设(开发)单位要履行工程质量第一责任人的义务,组织治理框架填充墙裂缝问题,并依法承担技术研发和新技术、新产品推广应用的费用。 第三条本技术规定所称的框架填充墙,是指主要应用混凝土砌块、加气混凝土块砌块的框架墙体。应用淤泥烧结保温砖砌筑的自保温墙体,应执行《淤泥烧结保温砖自保温砌体技术规程》,并同时执行本技术规定。 第二章材料 第四条砌块生产应当严格执行国家和省现行产品质量标准。块型应符合国家和省现行标准规范、标准图集和设计要求。混凝土砌块生产厂家应当配套供应配套块型和混凝土实心砖;加气混凝土砌块生产厂家应当配套供应配件和砌筑材料。 第五条原则禁止龄期不足28天的砌块出厂。加气混凝土砌块出釜停放期不应小于28天,不宜小于45天;混凝土砌块的龄期不应小于28天。 砌块生产厂家应严格实行当日生产当日标注生产日期的制度。应建立专项台帐,准确记载每批产品的生产日期、库存时间、养护记录、出厂时间、交接手续。产品未标注生产日期或台帐记载不清的,龄期一律按0天计算。 第六条砌块生产应提供有效期内产品质量检测报告,对分批出厂的砌块应向用户提交出厂合格证书,标明生产厂家、产品名称、砌块等级标号、批量和生产日期,并在产品上显著标识。当用户、监管机构对生产厂家检验结果有异议时,应进行复检。 第七条禁止生产供应混凝土单排孔小型通孔砌块。 第八条砌筑砂浆宜统一采购使用预拌砂浆或砌块、淤泥烧结保温砖专用砂浆(胶泥),砌筑砂浆生产厂家应采用中、粗砂,严禁使用山砂和混合粉。 第九条政府投资工程和各级各类创优、创文明工地的工程,使用的混凝土砌块(含配套混凝土砖)、加气混凝土砌块、淤泥烧结保温砖、预拌砂浆、专用砂浆,应当向按规定获得省以上认定推广证书,并经市城乡建设局备案出具备案证明书的生产厂家采购(以下简称

框架结构填充墙裂缝产生的原因及防治措施

框架结构填充墙裂缝产生的原因及防治措施摘要:框架填充墙体结构在目前的建筑施工中得到了广泛的应用。填充墙裂缝是框架结构建筑一个普遍的质量问题,严重时会出现外墙渗水现象,影响了住户的正常使用。为了更好的避免和防止裂缝,就要充分考虑各方面的因素,施工、设计以及材料等各方面都要进行充分的考虑。 关键词:框架结构建筑;墙体裂缝;防治;原因 abstract: frame filled wall structure in the present building construction has been widely used. filler wall crack of frame structure building is a common quality problem, there will be serious seepage phenomenon, affecting the normal use of the household. in order to avoid and prevent cracks, it should fully consider various factors; construction, design and material fields should be full consideration. key words: frame structure; wall crack; prevention; reason 中图分类号: tu74 文献标识码: a 文章编号:2095-2104(2012)08-0020-02 1 框架结构填充墙裂缝特点分析 1.1 裂缝的性质及危害不同 当结构承受的拉应力超过其抗拉强度,或其应变超过其极限应变值时,结构就会产生裂缝,框架结构填充墙的裂缝大多是微小的细裂缝,远远没有达到影响结构安全的程度,但是细小的裂缝扩展

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