CN101876606B - 一种用于测定喷涂涂层热膨胀系数样品的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了属于喷涂涂层热膨胀系数样品的制备技术领域的及一种用于测定喷涂涂层热膨胀系数样品的制备方法。该方法步骤如下：以石墨或石膏为基体，在石墨或石膏基体上加工出凹槽，将凹槽表面除油后喷砂毛化，然后采用喷涂工艺在基体凹槽处喷涂涂层，直至凹槽完全被涂层覆盖，喷涂时采用断续喷涂以防止过热造成涂层与基体过早分离，喷涂完成后，在凹槽处样品边缘外侧用工具慢慢切割石墨或石膏基体，直至完全取出样品，将取出的样品进行后续加工，获得测试热膨胀系数所需尺寸、形状的样品。该方法制备的样品完全能有效测试各种喷涂工艺所制涂层的热膨胀系数。
Description
技术领域
本发明属于喷涂涂层热膨胀系数样品的制备技术领域，特别涉及一种用于测定喷涂涂层热膨胀系数样品的制备方法。
背景技术
热喷涂是利用热源将金属或非金属材料加热到熔融或半熔融状态，通过高速气流将其雾化成微小颗粒，喷射到经过处理的工件表面上形成涂层，从而使工件表面获得耐磨、耐腐、耐热、抗氧化、隔热、绝缘、导电、密封、防微波辐射以及其它特殊物理化学性能的一种工艺方法。
热喷涂材料可以是粉末、丝材和棒材三种形式，它们主要被用来制备耐磨、耐腐、隔热等性能的涂层。热喷涂涂层在使用过程中有时由于涂层与基体热膨胀系数的不匹配，造成运行过程中涂层的开裂甚至出现涂层与基体分离的现象。这种现象在高温环境中时有出现。为更好地使用涂层以达到相应耐磨、耐蚀、隔热、抗氧化等目的，有必要测试涂层的热膨胀系数。由于热喷涂最常用的基体是金属，直接在基体上喷上涂层后剥离难度大，涂层往往被破坏。目前，通用的做法是用粉末冶金法制备成分相同的样品再行加工，但这样的数据只能供对比，与实际涂层的热膨胀系数差异较大。因为用粉末冶金法做涂层的热膨胀系数测定样品时影响因素很多，包括粉末颗粒大小、粉末成分均匀性、压制压力、烧结温度、烧结时间、压制后样品的孔隙率、孔隙大小、孔隙分布等等，无法将喷涂工艺的真实性复制到粉末冶金件。另外，由于喷涂时根据具体功用和成本的不同，对涂层的制备往往采用不同的工艺，在这种情况下，即使是同种材料也会由于制备工艺的不同，造成涂层中的结构、组织不同，从而导致不同的膨胀系数。对特定条件下制备的涂层膨胀系数的测定能较好地反映涂层与基体在一定温度下的匹配性。因此，热喷涂涂层膨胀系数的测定对于反映基体与涂层结合的匹配性以便更好地使用涂层，发挥涂层的优越性能显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于测定喷涂涂层热膨胀系数样品的制备方法。
一种用于测定喷涂涂层热膨胀系数样品的制备方法，其特征在于，该方法步骤如下：以石墨或石膏为基体，在石墨或石膏基体上加工出凹槽，将凹槽表面除油后喷砂毛化，然后采用喷涂工艺在基体凹槽处喷涂涂层，直至凹槽完全被涂层覆盖，喷涂时采用断续喷涂以防止过热造成涂层与基体过早分离，喷涂完成后，在凹槽处样品边缘外侧用工具慢慢切割石墨或石膏基体，直至完全取出样品，将取出的样品进行后续加工，获得测试热膨胀系数的样品。
一种优选的技术方案为：所述断续喷涂时，保证基体表面温升低于150℃。
所述凹槽为长方体。
所述样品为长方体。
所述喷涂工艺为等离子喷涂、电弧喷涂、普通火焰粉末喷涂、普通火焰丝材喷涂、陶瓷棒材火焰喷涂、超音速火焰喷涂、爆炸喷涂、冷喷涂中的任意一种。
所述喷涂所用材料包括陶瓷粉末、陶瓷棒材、金属粉末、金属丝材、合金粉末、合金丝材、复合金属粉末、复合合金粉末。例如所用喷涂材料为Al2O3、Cr2O3、TiO2、Al2O3-TiO2、ZrO2、MoSi2等氧化物陶瓷粉末或陶瓷棒、WC-Co、Cr3C2-NiCr、CoCrW等金属陶瓷粉末或合金粉末、Al、Zn、Cu、Ni、Ni-Cr等单金属或合金丝材或单金属粉末、复合粉末或合金粉末。
凹槽表面喷砂毛化时采用较小的力，以不破坏石墨或石膏基体凹槽边缘形状、尺寸为准。
本发明的有益效果为：该方法制备的样品完全能有效测试各种喷涂工艺所制涂层的热膨胀系数。
附图说明
图1是长方体基体上的凹槽；
图2是圆柱体基体上的凹槽；
图3是用于测定喷涂涂层热膨胀系数的样品示意图；
图中标号：L表示长方体的长，B表示长方体的宽，C表示长方体的高。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
用石墨或石膏为基体，在表面加工出合适尺寸的长方体凹槽(如图1、图2)，对凹槽部位除油并低压喷砂毛化后进行喷涂，直至涂层将凹槽完全覆盖。用刀、锯等合适工具从凹槽边缘处慢慢切割石墨或石膏基体，直至完全取出样品，将取出的样品进行后续磨削等机械加工，获得测试热膨胀系数所需要的具有一定尺寸、形状的样品(如图3所示)。
实施例1
本实施例是等离子喷涂Al2O3涂层的热膨胀系数测定用样品的制备。在长方体石墨基体上加工出尺寸为70mm×7mm×12mm(长×深×宽)的凹槽(图1所示)，对凹槽部位采用清洗汽油、酒精或丙酮除油(以下实施例除油方式与此相同)并低压喷砂毛化，凹槽表面喷砂毛化时采用较小的力，以不破坏石墨基体凹槽边缘形状、尺寸为准，然后用等离子喷涂工艺在石墨基体上喷涂Al2O3，期间采用断续喷涂工艺，断续喷涂时，保证基体表面温升低于150℃，以防止过热造成涂层与基体过早分离，直至Al2O3把凹槽完全覆盖完全，再用钢锯沿凹槽外侧石墨边缘处进行切割，取出Al2O3样品，然后进行磨削，磨削到尺寸65mm×5mm×10mm(长×高×宽)，左右端面平行度偏差小于0.05(样品如图3所示)。此时的样品完全可以用于不同温度下Al2O3涂层热膨胀系数的测定。
实施例2
本实施例是超音速火焰喷涂(HVOF)NiCr-Cr3C2涂层的热膨胀系数测定用样品的制备。在圆柱形石墨基体上加工出尺寸为70mm×7mm×12mm(长×深×宽)的凹槽(图2所示)，对凹槽部位除油并低压喷砂毛化，凹槽表面喷砂毛化时采用较小的力，以不破坏石墨基体凹槽边缘形状、尺寸为准，然后用超音速火焰喷涂工艺在石墨基体上喷涂NiCr-Cr3C2涂层，期间采用断续喷涂工艺，以防止过热造成涂层与基体过早分离，直至NiCr-Cr3C2把凹槽完全覆盖完全，再用钢锯沿凹槽外侧石墨边缘处进行切割，取出NiCr-Cr3C2样品，然后进行磨削，磨削到尺寸65mm×5mm×10mm(长×高×宽)，左右端面平行度偏差小于0.05(图3所示)。此时的样品完全可以用于不同温度下NiCr-Cr3C2涂层热膨胀系数的测定。
实施例3
本实施例是电弧喷涂不锈钢涂层的热膨胀系数测定用样品的制备。在长方体石膏基体上加工出尺寸为40mm×6mm×7mm(长×深×宽)的凹槽(图1所示)，对凹槽部位除油并低压喷砂毛化，凹槽表面喷砂毛化时采用较小的力，以不破坏石膏基体凹槽边缘形状、尺寸为准，然后用电弧喷涂工艺在石膏基体上喷涂不锈钢涂层，期间采用断续喷涂工艺，直至不锈钢把凹槽完全覆盖完全，再用钢锯沿凹槽外侧石膏边缘处进行切割，取出不锈钢样品，然后进行磨削，磨削到尺寸25mm×4mm×4mm(长×高×宽)，左右端面平行度偏差小于0.05(图3所示)。此时的样品完全可以用于不同温度下不锈钢涂层热膨胀系数的测定。
实施例4
本实施例是冷喷涂Cu涂层的热膨胀系数测定用样品的制备。在圆柱形石墨基体上加工出尺寸为70mm×7mm×12mm(长×深×宽)的凹槽(图2所示)，对凹槽部位除油并低压喷砂毛化，凹槽表面喷砂毛化时采用较小的力，以不破坏石墨基体凹槽边缘形状、尺寸为准，然后用冷喷涂工艺在石墨基体上喷涂Cu涂层，直至Cu把凹槽完全覆盖完全，再用钢锯沿凹槽外侧石墨边缘处进行切割，取出喷Cu样品，然后进行磨削，磨削到尺寸65mm×5mm×10mm(长×高×宽)，左右端面平行度偏差小于0.05(图3所示)。此时的样品完全可以用于不同温度下Cu涂层热膨胀系数的测定。
Claims (5)
1.一种用于测定喷涂涂层热膨胀系数样品的制备方法，其特征在于，该方法步骤如下：以石墨或石膏为基体，在石墨或石膏基体上加工出凹槽，将凹槽表面除油后喷砂毛化，然后采用喷涂工艺在基体凹槽处喷涂涂层，直至凹槽完全被涂层覆盖，喷涂时采用断续喷涂以防止过热造成涂层与基体过早分离，喷涂完成后，在凹槽处样品边缘外侧用工具慢慢切割石墨或石膏基体，直至完全取出样品，将取出的样品进行后续加工，获得测试热膨胀系数样品。
2.根据权利要求1所述的一种用于测定喷涂涂层热膨胀系数样品的制备方法，其特征在于，所述断续喷涂时，保证基体表面温升低于150℃。
3.根据权利要求1所述的一种用于测定喷涂涂层热膨胀系数样品的制备方法，其特征在于，所述凹槽为长方体。
4.根据权利要求1所述的一种用于测定喷涂涂层热膨胀系数样品的制备方法，其特征在于，所述样品为长方体。
5.根据权利要求1所述的一种用于测定喷涂涂层热膨胀系数样品的制备方法，其特征在于，所述喷涂工艺为等离子喷涂、电弧喷涂、普通火焰粉末喷涂、普通火焰丝材喷涂、陶瓷棒材火焰喷涂、超音速火焰喷涂、爆炸喷涂、冷喷涂中的任意一种。
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