铬含量对铁基电弧涂层高温氧化性能的影响

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1、摘要摘要本文采用电弧喷涂方法在Q235低碳钢表面制备不同铬含量的铁基合金涂层，用于解决高温设备受到高温腐蚀的防护问题。应用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等测试手段对涂层的显微组织和常规性能进行分析，采用热震试验、高温氧化试验及涂盐腐蚀腐蚀试验方法评价涂层的耐蚀性能，并对涂层的腐蚀机理进行了研究。本文研究成果如下：1．采用430不锈钢带包裹铁、铬粉末，研制出不同铬含量的铁基粉芯喷涂丝材。并利用电弧喷涂技术制备了表面致密的铁基涂层。所制备的铁基涂层呈现出典型的层状结构特征，涂层主要相为铁铬固溶

2、体，还含有少量的Fe、Cr的氧化物及尖晶石化合物。铁基涂层中铬的含量对涂层的显微硬度值有一定的影响，但影响不大，平均硬度值均略低于500HVo．10随着铬含量的增多，涂层硬度略有增加。热震试验研究表明，Cr含量为40wt．％的试样抗热震性能最好；Cr含量为20wt．％的试样抗热震性能最差，另外两种试样的抗热震性能则介于之间。2．高温氧化性能研究表明，在同一实验温度下，涂层的氧化速率均低于基体的氧化速率，含铬量高的涂层在高温下具有优异的抗氧化性能。当铬含量大于40wt．％时，在涂层表面形成了单一而连续的氧化膜，涂层表现出良好的

3、抗高温氧化性能，从而能有效地抑制外部腐蚀介质的进一步侵入，对基体材料起到很好的高温防护作用。3．涂盐腐蚀性能研究表明，四种涂层的腐蚀速率均远低于基体的腐蚀速率，其中铬含量为44wt．％的抗腐蚀性能最优，在650℃下氧化100h耐腐蚀能力较基体提高7．87倍。Cr的添加对涂层的耐热腐蚀有一定的改善作用。当铬含量大于40wt．％时，涂层生成的主要是尖晶石型FeCr204复合氧化物，一定程度上能够抑制外部腐蚀介质的进一步侵入，对基体材料起到很好的热腐蚀防护作用。而铬含量较低的涂层(Cr<30wt．％)，由于氧化产物主要是Fe203

4、，Fe203对基体基本没有起到保护作用，随着时间的增长，腐蚀层会逐渐深入，直至腐蚀到基体。关键词：铁基涂层；电弧喷涂；铬含量；高温氧化；涂盐腐蚀；ABSTRACTInthearticlefourkindsofhigh—temperatureoxidation-resistantiron-basedcoatingsweredepositedonthesurfaceofQ235lowcarbonsteelbyarcsprayingprocess．Themorphologies，composition,andphasestruct

5、uresoftheoxidationproductswereinvestigatedbyscanningelectronmicroscopy(SEM)，Energyspectrumanalysis(EDS)andx-raydiffractionanalysis(XRD)andcontrastivestudyoffourkindsalloycoatings．Corrosion-resistanceperformanceofcoatingsWasevaluatedbymeansofhightemperatureoxidation

6、test，corrosion埘msaltcoatingtestandthermalshocktest．Andthecorrosionmechanismswerediscussed．Thefollowingistheresult：1．Fe-basedcoredwireswerepreparedbyusing430steelstriptowrapmetalpowderofCr,Fe．Fe-basedcoatingswerepreparedbyelectricarcsprayingprocess，whichhavecompacts

7、urface．TypicallayeredFe-basedcoatingswerefabricated．Fe-basedcoatingscontainedCr,oxideandspinelstructureofFe-CrasthemajorconstituentbyanalysisofSEM，EDS，XRD．Thechromiumcontentofiron-basedcoatingshadacertaininfluenceonthe．Micro·hardnessofcoatings，butwhichisn’tthemainf

8、actors．wimincreaseofCrrate．themicro-hardnessofcoatingshasalittleincreasing；Theaveragemicro-hardnessareaboutlowerthan500HV0．1．Thethermalshocktests