收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

铁路客车转向架电弧喷涂防腐工艺研究

任庆武  
【摘要】:热喷涂是表面工程中重要的表面技术,是表面工程发展的重要基础。热喷涂是通过火焰、电弧或等离子体等热源将某种线状或粉末状的材料加热至熔化或半熔化状态,并通过气流吹动使其雾化高速喷射到基体表面,以形成喷涂层的表面加工技术。可以对材料表面性能(如耐磨性、耐腐蚀性、耐高温隔热性等)进行强化或再生,起到保护作用,并能对因磨损、腐蚀或加工超差引起的零件尺寸减小进行恢复。 电弧喷涂是将两根被喷涂的金属丝作为自耗电极,利用其端部产生的电弧作为热源来熔化金属丝材,用压缩空气进行雾化的热喷涂方法。电弧喷涂因其具有生产效率高、生产成本低、工件受热少等优点,在高效防腐、维修、设备制造和特殊功能涂层的制备方面应用广泛。 铁路客车的基本结构包括车体部分和走行部分。车体部分的主体框架在铁路行业中习惯被称为钢结构,走行部分在铁路行业中习惯被称为转向架。为防止转向架或钢结构在运行中的腐蚀,在制造时对钢板涂底漆和防锈漆。即使如此,铁路客车在运行中仍然受到严重的腐蚀,所以研究开发新的有效防止腐蚀的方法,对铁路客车有很大的实际意义。 本文针对铁路客车碳钢件腐蚀严重的问题,拟采用电弧喷涂不锈钢涂层1Cr18Ni9Ti(采用B-01铁铬合金作为打底层)或铝涂层作为耐腐蚀涂层, WP=55 研究了涂层的组织结构特点及工艺参数对涂层力学性能的影响。通过正交综合实验,确定了较合适的喷涂工艺参数。利用获得的合适的喷涂工艺参数制备了铝涂层和不锈钢涂层试样,分为涂有封孔剂和未涂封孔剂两组,工把涂有底漆的试样作为对比试样,进行了盐雾腐蚀试验,以测定涂层的耐腐蚀性能。 采用的设备和仪器有XDP电弧喷涂设备,扫描电子显微镜(含Link能谱仪)(SEM,JSM-5310),D/MAX-γA型χ射线衍射仪(XRD),盐雾腐蚀试验机,VIDAS图像分析系统及显微硬度计等。 研究结果表明,不锈钢涂层(1Cr18Ni9Ti)具有层状结构特点,并含有一定孔隙和氧化物夹杂,涂层的相组成主要为奥氏体并含有少量的铁素体。铝涂层也具有层状结构特点,但与不锈钢涂层相比涂层组织更为疏松,且涂层中的氧化物夹杂有增加的趋势。电弧喷涂不锈钢涂层的上述组织结构特点是与喷涂层的形成机理密不可分的。喷涂过程中,首先是喷涂材料被熔化,接着在外加压缩空气的吹力或焰流本身的射流作用下使熔化的喷涂材料破碎雾化(粉末材料没有此过程,只是加热到熔化或软化状态),在压缩空气或热源焰流的作用下喷涂粒子被加速,当具有一定速度和温度的喷涂粒子到达基材表面时,喷涂粒子以一定的动能冲击基材表面,在产生碰撞的瞬间,粒子的动能和大部分热能被基体以热的形式传走,粒子与基材的表面紧密接触产生变形,并迅速冷凝而收缩,呈扁平状粘结在基材上。接之而来的粒子连 WP=56 续不断地冲击基材表面或在其上堆积并产生上述过程,粒子与基材表面之间和粒子与粒子之间就会相互交错地粘结在一起而形成喷涂层。从喷涂层形成的过程可知,它是由无数变形粒子相互交错堆叠在一起的层状结构。在喷涂过程中,由于喷涂粒子与周围环境的气体发生作用,会使喷涂材料出现氧化现象。所以,喷涂层中不可避免会夹杂有氧化物,又由于粒子的变形不充分和有半熔化或未熔化的粒子冲击到表面,在喷涂粒子和粒子之间会出现孔隙或空洞,造成涂层不致密。铝与氧的亲和力要大于不锈钢材料,更加容易被氧化,所以涂层中的氧化物也较相同条件下的不锈钢涂层中多。由于相对较多的氧化物夹杂存在,使铝涂层组织与不锈钢涂层相比,在微观上显得更为疏松。 喷涂电压、喷涂电流和喷涂距离对涂层组织和力学性能影响的研究表明,喷涂电压较低时,电弧功率和温度较低,金属粒子的熔化不充分,表面张力较大,这导致涂层的孔隙率增加。随着喷涂电压增加,电弧功率和温度提高,金属粒子充分熔化,表面张力减小,从而形成孔隙较小,较为致密的涂层。但进一步增加喷涂电压,电弧功率和温度进一步提高,液态金属粒子的表面张力进一步减小,在撞击到基体表面时发生飞溅,从而导致涂层孔隙率增加。喷涂电流对孔隙率的影响与喷涂电压类似。喷涂电压和喷涂电流对不锈钢涂层的结合强度和显微硬度的影响也类似,在一定范围内(电压从22v到32v, 电流从160A到260A),随电压或电流的增大而先增大后减小。喷涂 WP=57 距离对涂层结合强度的影响是当距离较小时,喷涂材料会出现熔化不充分,有时甚至出现未熔丝材,影响涂层的结合;喷涂距离过大,粒子的温度和速度都将下降,结合强度降低,孔隙率提高。 最后通过三因素三水平正交综合试验确定了较合适的喷涂工艺参数。在本文的工艺条件下,铝涂层的喷涂工艺参数为:电压26V、电流180A、喷涂距离120mm、气体压力0.6Mpa;不锈钢涂层的工艺参数为:电压28V、电流200A、喷涂距离100mm、气体压力0.7Mpa。 通过测定涂层耐腐蚀性能的盐雾试验, 结果表明,在普通碳钢表面电弧喷涂铝和不锈钢涂层,两种涂层的耐腐蚀性能都优于涂防锈漆的耐腐蚀性能,喷涂层表面加封孔剂涂层的耐腐蚀性能优于不加封孔剂涂层的耐腐蚀性能,其中,有封孔剂的铝涂层的耐腐蚀性能为最佳,进行盐雾试验时,504小时没有出现锈蚀现象。所以


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 陈永雄;梁秀兵;魏世丞;张志彬;徐滨士;;自动化电弧喷涂路径偏移间距的优化模型[J];装甲兵工程学院学报;2011年03期
2 张甲英;徐滨士;戴连辉;;电弧喷涂电弧燃烧过程分析[J];焊接学报;2011年06期
3 洪昌;朱才进;谢春生;肖鸿光;;水平连铸结晶器铜合金内套表面强化工艺及性能研究[J];热加工工艺;2011年14期
4 邓宇;余圣甫;黄林兵;戴明辉;行书乐;姚玉环;;基体表面粗化对电弧喷涂涂层组织及性能的影响[J];广东石油化工学院学报;2011年04期
5 彭立涛;王道明;郑子涛;陈伟军;;表面粗糙度对锌涂层防腐性能的影响[J];全面腐蚀控制;2011年06期
6 王志红;;电弧喷涂在增压轴流式风机叶轮上的应用[J];金属加工(热加工);2011年18期
7 张忠礼;丁勇;杨国强;沈威威;;热喷涂涂层与电镀层的结合与界面[J];沈阳工业大学学报;2011年04期
8 宋刚;沈庆喜;刘黎明;;铝-镁金属间化合物涂层的制备与分析[J];焊接学报;2011年06期
9 李清明;位旭;杜宝帅;张磊;;电弧焊极性选择与电弧阴阳极产热关系[J];电焊机;2011年06期
10 孟模;张治民;徐宏妍;;热喷涂铝涂层与镁合金基体结合强度的研究[J];中北大学学报(自然科学版);2011年03期
11 杨国正;;复合涂层在立井井筒装备中的应用[J];腐蚀与防护;2011年07期
12 高为国;赵哲;杨武清;汪群淇;许嫚嫚;;热喷涂技术及其在机械维修中的应用[J];湖南工程学院学报(自然科学版);2011年02期
13 曹芬燕;易剑;谢志鹏;;热喷涂纳米陶瓷涂层的研究现状及进展[J];陶瓷学报;2011年02期
14 李平;;循环流化床锅炉的技术改造[J];氮肥技术;2011年03期
15 ;[J];;年期
16 ;[J];;年期
17 ;[J];;年期
18 ;[J];;年期
19 ;[J];;年期
20 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 高威;潘存海;杜素梅;李辉;;电弧喷涂运动轨迹控制系统的研究[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
2 张秀会;索双富;易春龙;齐春影;;电弧喷涂技术的发展与应用[A];2004年热喷涂技术研讨会论文集[C];2004年
3 马跃进;郝建军;马爱军;;干喷钢砂电弧喷涂在灰铸铁零件修复中的应用[A];设备维修与改造技术论文集[C];2000年
4 杜贵平;黄石生;;电弧喷涂设备的现状与展望[A];第十次全国焊接会议论文集(第1册)[C];2001年
5 李鹤岐;李春旭;郝伟;;电弧喷涂自适应控制系统研究[A];第十次全国焊接会议论文集(第2册)[C];2001年
6 徐滨士;许一;马世宁;梁秀兵;;保护气氛(丙烷)电弧喷涂3Cr13涂层性能研究[A];2000年材料科学与工程新进展(下)——2000年中国材料研讨会论文集[C];2000年
7 张伟军;;井筒装备电弧喷涂长效防腐技术[A];第七次煤炭科学技术大会文集(上册)[C];2011年
8 陈辉;;一种新的长效、经济的防腐技术—电弧喷涂成套技术[A];重庆汽车摩托车、焊接、涂装学术研讨会文集[C];2000年
9 张秀会;索双富;易春龙;白书亚;张伯权;;电弧喷涂送丝系统的阻力分析与计算[A];2004年热喷涂技术研讨会论文集[C];2004年
10 汤文博;徐继达;吴振卿;臧胜远;;电弧喷涂同步送丝自动调节系统[A];第九次全国焊接会议论文集(第1册)[C];1999年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 贺定勇;电弧喷涂粉芯丝材及其涂层的磨损特性研究[D];北京工业大学;2004年
2 刘欣;白桦木材耐腐能力差异和木腐菌腐朽木材基因差异表达[D];东北林业大学;2009年
3 邹国林;熔融沉积制造精度及快速模具制造技术的研究[D];大连理工大学;2002年
4 傅斌友;含非晶涂层制备及其晶化规律研究[D];北京工业大学;2009年
5 陈伟荣;Zr-Al-Ni-Cu大块非晶合金成分设计及性能研究[D];大连理工大学;2002年
6 张小辉;秸秆燃料锅炉受热面高温腐蚀机制及防护研究[D];沈阳工业大学;2012年
7 张忠礼;含Al热喷涂涂层的高温表现与Al扩散机制[D];沈阳工业大学;2007年
8 易春龙;钢桥梁高效电弧喷涂系统及纳米改性封闭涂层研究[D];中国矿业大学;2009年
9 张洪兵;结合电弧喷涂与快速原形技术快速制造钢基模具的研究[D];沈阳工业大学;2010年
10 徐国祺;樟树叶提取物复配及其处理毛竹抗菌性研究[D];中国林业科学研究院;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 任庆武;铁路客车转向架电弧喷涂防腐工艺研究[D];吉林大学;2004年
2 乔琪;镁合金电弧喷涂铝工艺及性能研究[D];燕山大学;2012年
3 王江萍;电弧喷涂制备金属基陶瓷复合涂层及其性能研究[D];北京工业大学;2004年
4 刘峰;基于快速原型的电弧喷涂制模工艺的研究[D];武汉科技大学;2004年
5 石磊;外送陶瓷粉电弧喷涂复合涂层的研究[D];河北工业大学;2011年
6 张雪松;电弧喷涂—轧制法制备Al_2O_3/Al基—碳钢复合板的实验研究[D];华北电力大学(北京);2003年
7 唐正连;电铸与电弧喷涂快速制模技术研究[D];华中科技大学;2004年
8 张亮;外送粉电弧喷涂复合涂层工艺与性能的研究[D];河北工业大学;2010年
9 张秀会;电弧喷涂送丝系统的研究[D];清华大学;2004年
10 袁子良;电弧喷涂工艺及喷涂涂层性能的研究[D];武汉大学;2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 黄颖;电弧喷涂术优势突现[N];中国矿业报;2002年
2 记者 张银炎;锌铝伪合金涂料受市场欢迎[N];中国船舶报;2008年
3 李自田;化工耐腐泵的市场现状[N];中国机电日报;2002年
4 李自田;耐腐泵市场缘何洋货逞强[N];中国矿业报;2002年
5 特约记者 姚燕燕;可乐瓶变身耐腐化工设备管道[N];中国化工报;2007年
6 通讯员 王贵军 记者 尹义坤;四项“晶牛创造”名列中国企业新纪录[N];河北经济日报;2008年
7 黄锦滨;热喷涂技术及陶瓷涂层的应用[N];中国石油报;2005年
8 谷永生 睢卓;金茶透明微晶在晶牛问世[N];经理日报;2007年
9 王贵军;晶牛高耐晶核喷嘴在宝钢试用获得成功[N];经理日报;2007年
10 泰琦;日本开发出新型油船耐腐钢板[N];中国船舶报;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978