冶金結(jié)合可以是涂層材料與基材在界面形成共同晶粒(聯(lián)生結(jié)晶),或者在界面只是晶粒相接觸并存在晶粒界限(不形成共同晶粒),也可以相互間發(fā)生反應(yīng)生成金屬間化合物。形成共同晶粒的情況,可稱為“晶內(nèi)結(jié)合”,不形成共同晶粒而只是相互接觸的情況稱為“晶間結(jié)合”。
一般說來,熱噴涂工藝中的涂層材料與基體的結(jié)合很少見到晶內(nèi)結(jié)合的作用。也就是說,涂層材料在基體表面上的結(jié)晶過程,主要不是對基體晶格的外延。究其原因,可以有以下的分析。
首先是材料的差異。在鋼基體上噴涂鋁、陶瓷材料或Ni基、Co基合金時(shí),基體與涂層的晶格類型、晶格常數(shù)均極不匹配,這使在基體上外延結(jié)晶比較困難。但最重要的因素還是基體的溫度太低。在正常的熱噴涂過程中,基體的溫度不高于200一30090。這可以減小基體的熱變形,并確保熔敷層的化學(xué)成分不至于在噴涂過程中發(fā)生較大的偏離。在這樣低的基體溫度下,熔融金屬所具有的能量(包括熱能和動(dòng)能)還不足以克服原子間的勢壘,達(dá)到形成晶內(nèi)結(jié)合的程度。但由于某些涂層材料自身的放熱作用,也可能在某些顯微點(diǎn)上出現(xiàn)局部熔化,導(dǎo)致該點(diǎn)形成晶內(nèi)結(jié)合。
晶間結(jié)合是熱噴涂層與基體最重要的結(jié)合形式。高速動(dòng)的熔融液滴撞擊到基體表面后迅速鋪開呈薄片狀。冷的體表面不僅為熔滴的結(jié)晶提供了極大的過冷度,而且還為提供了現(xiàn)成的固態(tài)表面。于是在基體表面上迅速發(fā)生了形和長大的結(jié)晶過程。涂層與基體之間有一條明顯的晶粒限,相互不能外延。由于這種結(jié)合的性質(zhì)決定了結(jié)合強(qiáng)度可能太高,加之晶間結(jié)合多是熱噴涂層與基體最重要的結(jié)方式,因此造成了熱噴涂涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度比較低,數(shù)值只是晶內(nèi)結(jié)合的幾十分之一。
冶金結(jié)合的另外一種方式是涂層與基材反應(yīng)生成金屬間化合物。這種反應(yīng)的先決條件是必須有擴(kuò)散過程。一般認(rèn)為,基材與涂層間的擴(kuò)散所生成的化合物有利于提高結(jié)合強(qiáng)度。但在熱噴徐工藝中,熔滴從接觸基材表面到完成結(jié)晶過程,其時(shí)間很短,一般不大于0.1 s。因此,大多數(shù)研究者認(rèn)為,在這類工藝中沒有基材與涂層相互擴(kuò)散并生成化合物的過程。但有的研究者則認(rèn)為,在這么短的時(shí)間里,擴(kuò)散并生成化合物的過程仍能有條件地發(fā)生。例如,熱噴涂常用的打底材料鎳包鋁粉末,在660一680℃即發(fā)生劇烈的放熱反應(yīng)。即使在熔滴到達(dá)基材表面之后,放熱反應(yīng)還要持續(xù)若干微秒,有充分合熱量促成與基材的反應(yīng),有可能形成某種形式的冶金結(jié)合從而提高結(jié)合強(qiáng)度。盡管其他研究者認(rèn)為,使用有放熱效應(yīng)的粉末所導(dǎo)致的結(jié)合強(qiáng)度的提高并不一定歸功于擴(kuò)散型化合物的產(chǎn)生,但這種提高確是一個(gè)不爭的事實(shí)。上述技術(shù)文摘源自機(jī)械材料網(wǎng)。
由此,循環(huán)流化床鍋爐水冷壁防磨的噴涂工藝,確實(shí)一種值得辯證的技術(shù)。在噴涂結(jié)合的時(shí)候,擔(dān)心結(jié)合得不夠緊密,而在二次噴涂的時(shí)候,卻要把原圖層再噴砂清理下來。如果“晶間結(jié)合”,甚至“晶內(nèi)結(jié)合”,對基材就是一種正常磨損之外的一種加外技術(shù)損耗。另外,打底材噴涂,正材噴涂,然后封孔處理,對焊材材質(zhì)的要求,這些工藝真正夠執(zhí)行到位的,基礎(chǔ)成本必然上升,還不提對于噴涂施工工藝的要求,要做到厚度均勻保持在0.43mm的厚度。
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