喷涂层性能及应用

　　　为了使热喷涂技术作为一种表面强化工艺，可靠地应用于各种机械设备零部件的制造与修复，必须保证喷涂层具有较高的质量和性能。因此，需要采用准确而又方便的检验方法，对喷涂层的质量和性能进行可靠的评价，使喷涂层的强度、耐磨、耐热、耐腐蚀等性能满足实际应用中的使用要求，保证工程结构件的安全运行。
　　 10．1 喷涂层的性能检测
　　 10．1．1 涂层性能检测的目的
　　 (1)满足工艺制造上的要求
　　 通过喷涂层性能数据的比较，检查工艺参数是否选择适当，是测定涂层性能的第一个目的。为此而选用的测试项目应该对工艺参数十分敏感，而且简单易行。目前采用最多的是抗弯试验或杯突试验。在更换或选择新工艺参数时，要仔细测定喷涂层与基体之间的结合强度。
　　 (2)满足设计上的要求
　　 根据测定的喷涂层性能数据，设计或计算涂层的结构和厚度，以满足产品使用上的要求。这类性能对工艺参数不太敏感，通常是涂层的基本物理性能，特别是长期持续高温下工作的耐热涂层，应测定涂层的比热容和热膨胀系数等。测定这些性能需要专用设备，并要求喷制一定规格的标准试样，这在一般车间或工厂内难以做到。
　　 (3)满足实际使用上的要求
　　 判断涂层在实际情况下可能出现的损坏以及使用寿命，是测定涂层性能的又一个目的。如涂层在动态下的隔热和抗蚀性能、涂层在某一部件上的耐磨蚀性能等，这些往往要求根据具体的使用环境，专门设计和研制出专用测试设备来进行涂层性能的测试。
　　 10．1．2 涂层的力学性能测定
　　 10．1．2，l 结合强度
　　 涂层的结合强度包括涂层与基体之间的结合强度以及涂层颗粒之间的自身结合强度。涂层与基体之间的结合分机械结合、显微冶金结合和物理结合三种形式。镍铝复合粉和钼、铌、镍铝等合金，具有很高的结合强度。因此，将这些材料用于打底层，可以改善涂层与基体之间的结合强度。
　　 涂层颗粒之间的结合强度主要取决于喷涂合金粉末的特性，如质量和比热容等。喷涂层的抗压强度高于结合强度。一般是最大结合强度的3～4倍。抗压强度对不少机器构件来说是一项重要性能，例如各轴类的轴承负荷、法兰及轴承座等。
　　 薄涂层比厚涂层更适合传递抗压负荷。工作过程中，当零件经受突然的压力负荷时，喷涂层不会受到破坏。
　　 (1)涂层与基体的结合强度
　　 涂层与基体的结合强度是判断涂层能否实用的基本因素之一。测定涂层与基体结合强度的方法很多，大体上可分为用黏结剂的和不用黏结剂的两大类。测定结合强度的基本原理

是，在材料试验机上，将涂层从基体上拉开，测定所用力及受力面积，计算出结合强度。试验时大多采用夹具，这类夹具采用球面支撑和铰链结构，可有效防止作用力不通过试样中线产生的附加弯矩。通常喷涂层不能承受冲击载荷，因此拉力速度应控制在lOmm／min以下。 　　 1)拉伸试验方法 　　 常用的喷涂层结合强度拉伸试验有两种。第一种是不采用黏结剂的方法，其试验方法如图lo．1所示。它是在基体A的中心部位开孔，使活塞B与中心孔滑配合，并使基体面与活塞端面处于同一平面后，按所选工艺进行喷涂。然后在万能材料试验机上，从下面支撑基体A，垂直向下拉活塞B，将喷涂层拉断。喷涂层结合强度可按下式计算，即 　　 这种试验方法即使活塞与基体的配合精度很高，在两者的平面间也会形成桥状涂层，而且应力集中在该部位。在低载荷情况下，这个部位就成为断裂中心。因此，-采用此种方法得出的测定值是偏低的。另外，涂层较薄时，会从活塞外周边缘间涂层内的上方产生剪切性断裂，致使不能完成结合强度试验。 　　 如测试圆柱表面的喷层结合强度，可在圆柱基体A上开孔，使活塞B通过，并使活塞的上表面曲率与圆柱基体曲率形成同一曲‘面，装好后即可喷涂，如图10．2所示。其计算方法与平面喷涂层结合强度拉伸试验相同。 　　 另一种是采用黏结剂的方法。图10．3所示为采用黏结剂的结合强度拉伸试验测试原理。在圆柱形试样A的端面进行粗糙处理，并进行喷涂，制成试验所要求的涂层。再将此涂层面同尺寸的圆柱试样u的端面用高强度黏结剂粘接起来，做成试样。粘接时应按所选用的胶、根据指定的胶接工艺粘牢。将试样在万能试验机上拉断，用试样断面积除断裂时的载荷，即可得到结合强度。 　　 采用这种试验方法测定喷涂层结合强度时，要求涂层厚度在o．25mm以上，且必须使整个试样表面的涂层是均匀的。为了达到上述要求，在试样喷涂时，可将涂层喷至o．8mm，再加工至o．5mm左右，然后与试样B粘接在一起。 　　 这种试验方法的精确度不高。当试样尺寸变化时，即使其他因素不变，试验结果也是不同的。一般的规律是随试样直径的增大，其结合强度的测定值也增大。

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