CN115301516A - 一种利用电脉冲检测和修复金属涂层损伤的方法和装置 - Google Patents

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    • G01N27/62—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode

Abstract

本发明提供一种利用电脉冲检测和修复金属涂层损伤的方法和装置，采用的电脉冲电位降法无损检测技术可以结合直流电位降、场指纹法和交流电位降的优点，更高精度地检测金属涂层缺陷的位置和损伤程度以确定损伤类型，再根据损伤类型选择相应的处理方式对漏洞、气孔、微裂纹等缺陷进行修复，该方法的适用性强，可进行原位检测和修复，有效解决涂层表面和内部出现的漏洞、微孔、裂纹等缺陷的问题。

Description

一种利用电脉冲检测和修复金属涂层损伤的方法和装置
技术领域
本发明涉及金属涂层检测和修复技术领域，具体为一种利用电脉冲检测和修复金属涂层内孔洞和微裂纹等损伤的方法和装置。
背景技术
由电镀、热喷涂等工艺制备的金属涂层在制备和服役过程中，表面和近表面不可避免地产生各种缺陷，如喷涂不均匀导致材料表面形成的漏洞，涂层内部的气孔和微裂纹，以及涂层与基体金属间的间隙等，这都会导致涂层结合强度、致密性、服役寿命降低。缺陷的检测和修复是延长材料服役寿命，确保其安全可靠的有效途径。目前常见的无损检测和修复技术，如涡流检测技术和超声波检测技术更适合监测小面积腐蚀；红外热成像只能检测外表面或近表面缺陷而无法检测底部缺陷；超声导波技术无法监测狭窄的裂纹缺陷；声发射技术具有不可逆性；传统的直流电位降和场指纹法无法区分缺陷的表面位置；交流电位降区分缺陷的表面位置时需要使用“层析法”，注入频率按一定梯度变化的激励电流，耗时耗力。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种利用电脉冲检测和修复金属涂层损伤的方法和装置，适用性强，可进行原位检测和修复，有效解决涂层内部出现的微孔、裂纹等缺陷的问题，对修复涂层内常见孔洞和微裂纹具有重要的意义。
为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：
一种利用电脉冲检测和修复金属涂层损伤的方法，包括如下步骤：
S1.评估损伤类型
利用电脉冲电位降等无损检测技术检测和评估金属涂层的损伤类型；
S2.损伤修复
根据损伤类型选用相应的修复工艺实现金属涂层损伤的修复。
作为本发明所述的一种利用电脉冲检测和修复金属涂层损伤的方法的优选方案，其中：所述步骤S2之后还包括，
S3.修复效果评价
修复结束后再次对金属涂层进行无损检测。
作为本发明所述的一种利用电脉冲检测和修复金属涂层损伤的方法的优选方案，其中：所述步骤S1中，所述损伤类型包括表面损伤和内部缺陷。
作为本发明所述的一种利用电脉冲检测和修复金属涂层损伤的方法的优选方案，其中：所述步骤S2中，对于表面损伤，选择刷涂或喷涂等方式对表面的缺陷进行修复。
作为本发明所述的一种利用电脉冲检测和修复金属涂层损伤的方法的优选方案，其中：所述步骤S2中，对于内部缺陷，采用不同强度的脉冲电流对涂层内部缺陷进行修复。若基体为导电的金属，所修复金属涂层的电阻率要小于基体的电阻率；若基体为不导电的非金属，则金属涂层的导电率不受限制。
作为本发明所述的一种利用电脉冲检测和修复金属涂层损伤的方法的优选方案，其中：所述步骤S1中，所述无损检测通过电脉冲电流放电装置实现。
作为本发明所述的一种利用电脉冲检测和修复金属涂层损伤的方法的优选方案，其中：所述步骤S2中，所述内部缺陷进行修复通过电脉冲电流放电装置实现。
作为本发明所述的一种利用电脉冲检测和修复金属涂层损伤的方法的优选方案，其中：所述步骤S1和S2中，所述电脉冲电流放电装置包括激励电极和测量电极。
作为本发明所述的一种利用电脉冲检测和修复金属涂层损伤的方法的优选方案，其中：所述激励电极和测量电极均采用铜电极。
为解决上述技术问题，根据本发明的另一个方面，本发明提供了如下技术方案：
一种利用电脉冲检测和修复金属涂层损伤的装置，包括：
电脉冲电流放电装置，刷涂或喷涂机构；
所述电脉冲电流放电装置包括激励电极、测量电极，导线和电压表。
本发明的有益效果如下：
本发明提供一种利用电脉冲检测和修复金属涂层损伤的方法和装置，采用的电脉冲电位降法无损检测技术可以结合直流电位降、场指纹法和交流电位降的优点，更高精度地检测金属涂层缺陷的位置和损伤程度以确定损伤类型，再根据损伤类型选择相应的处理方式对漏洞、气孔、微裂纹等缺陷进行修复，该方法的适用性强，可进行原位检测和修复，有效解决涂层内部出现的微孔、裂纹等缺陷的问题，对修复涂层内常见孔洞和微裂纹具有重要的意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明利用电脉冲处理检测和修复金属涂层损伤的方法流程图；
图2为本发明利用电脉冲处理检测和修复金属涂层损伤的装置示意图。
附图标号说明：
1-导线；2-电压表；3-激励电极；4-测量电极；5-金属涂层；6-基体。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种利用电脉冲检测和修复金属涂层损伤的方法和装置，适用性强，可进行原位检测和修复，有效解决涂层内部出现的微孔、裂纹等缺陷的问题，对修复涂层内常见孔洞和微裂纹具有重要的意义。采用的电脉冲电位降法无损检测技术可以结合直流电位降、场指纹法和交流电位降的优点，更高精度地检测金属涂层缺陷的位置和损伤程度以确定损伤类型，再根据损伤类型选择相应的处理方式对漏洞、气孔、微裂纹等缺陷进行修复。
所述无损检测技术要具有非破坏性、严格性、高精度的特点，无损检测技术不会对检测试样或构件造成外部破坏，减少了被检测物体的检测成本，不需考虑复原措施。此外与传统的检测工艺相比，本发明中无损检测主要应用电脉冲电位降技术，可进行原位检测控制，提高了无损检测的效率和工艺效果。
如图1所示本发明利用电脉冲处理检测和修复金属涂层损伤的方法流程图，首先，利用电脉冲电位降等无损检测技术检测和评估金属涂层的损伤类型；其次，根据损伤类型选用相应的修复工艺实现金属涂层损伤的修复；最后，修复结束后再次对金属涂层进行无损检测。
如图2所示本发明利用电脉冲处理检测和修复金属涂层损伤的装置示意图，所述无损检测技术将脉冲电流通过导线1经由激励电极3注入基体6上的金属涂层5，若金属涂层5存在缺陷，则电流密度的大小、相位和分布都会受到缺陷的影响，进而引起测量电极间的电压发生变化，通过测量电极4之间的电压表2分析测得电压的变化情况可以实现对缺陷的检测；
所述利用电脉冲检测和修复金属涂层的方法，利用电脉冲电流放电装置实现涂层表面损伤的检测，对发现表面损伤的位置，选择刷涂或喷涂等方式对表面损伤进行修补；
所述利用电脉冲检测和修复金属涂层的方法，利用电脉冲电流放电装置实现涂层内部缺陷的检测，对发现内部缺陷的位置，通入脉冲电流，可使涂层中的气孔或孔洞在固态状态下出现闭合，闭合在极短的时间内发生的，在电流通过孔洞时在界面处产生的较高温度使其具有较大的膨胀量，周围温度较低基体的约束导致向着孔洞内的压缩，从而实现涂层内气孔损伤修复的目的；当电流通过试样的瞬间，由于涂层内部微裂纹的存在，电流在裂纹周围绕行通过，裂纹周围电流密度增大，在焦耳热作用下裂纹周围温度迅速升高，而材料膨胀滞后于温升产生热压应力，将裂纹向内侧压缩。推动着金属中的位错和原子向裂纹和微孔洞部位移动填充，在压合和填充机制的作用下，裂纹逐渐愈合，实现了涂层内微裂纹损伤的修复。
修复结束后再次进行无损检测，主要目的是为了检查修复处理是否全面完成，若金属涂层仍存在缺陷，则根据电压的变化情况再次分析判断损伤类型，采取相应的修复措施。
以下结合具体实施例对本发明技术方案进行进一步说明。
实施例1
利用电脉冲处理检测和修复金属涂层损伤的方法，包括如下步骤：
S1、选取表面可能含有缺陷的涂层试样，基体为Q235钢，涂层为锌铝合金(尽量保持试样表面的光滑度和清洁度，否则将会影响下一步无损检测的效果)；注入幅值为2A的脉冲激励电流，通过测量电极之间的电压表分析测得电压的变化情况对试样受损程度进行评估，判断试样为涂层表面损伤；
S2、选取冷喷锌漆对涂层表面受损的位置进行喷涂处理，油漆和稀释剂比例为4:1；选取电弧喷涂方式，丝材选择直径2mm锌铝合金丝，喷涂电压34V，工作电流180A，压缩空气压力0.5MPa，空气流量2.0m3/min，对涂层受损的位置进行局部喷涂修复处理；
S3、修复结束后再次进行无损检测，通过测量电极之间的电压表分析测得电压的变化情况对试样修复效果进行评估，判断试样修复完成无损伤。
实施例2
利用电脉冲处理检测和修复金属涂层损伤的方法，包括如下步骤：
S1、选取内部可能含有孔洞或微裂纹的涂层试样，基体为Q235钢，涂层为铝合金(尽量保持试样表面的光滑度和清洁度，否则将会影响下一步无损检测的效果)；注入幅值为2A的脉冲激励电流，通过测量电极之间的电压表分析测得电压的变化情况对试样受损程度进行评估，判断试样为涂层内部缺陷；
S2、针对涂层内部缺陷，进行电脉冲修复处理；脉冲电流放电装置的性能测试，设置高压开关性能参数：耐压10MV，承受电流范围几十至1000千安，重复工作频率1000Hz；用螺丝钉将试样固定在尼龙塑料制成的绝缘夹具上，试样两端通过铜电极接入到放电回路中，设置回路电容量180μF和电容充电电压6000V，放电回路导电后，记录相关实验数据；
S3、修复结束后再次进行无损检测，通过测量电极之间的电压表分析测得电压的变化情况对试样修复效果进行评估，判断试样涂层内部损伤修复完成。
采用本发明方法修复合金涂层，与常规整体刷漆或喷涂修复相比，不仅能够提前预测涂层可能发生失效破坏位置，采取相应修补措施的同时大大节约了修复成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种利用电脉冲检测和修复金属涂层损伤的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.评估损伤类型
利用电脉冲电位降无损检测技术检测和评估金属涂层的损伤类型；
S2.损伤修复
根据损伤类型选用相应的修复工艺实现金属涂层损伤的修复。
2.根据权利要求1所述的一种利用电脉冲检测和修复金属涂层损伤的方法，其特征在于，所述步骤S2之后还包括，
S3.修复效果评价
修复结束后再次对金属涂层进行无损检测。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用电脉冲检测和修复金属涂层损伤的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述损伤类型包括表面损伤和内部缺陷。
4.根据权利要求3所述的一种利用电脉冲检测和修复金属涂层损伤的方法，其特征在于，所述步骤S2中，对于表面损伤，选择刷涂或喷涂的方式对表面的缺陷进行修复。
5.根据权利要求3所述的一种利用电脉冲检测和修复金属涂层损伤的方法，其特征在于，所述步骤S2中，对于内部缺陷，采用不同强度的脉冲电流对涂层内部缺陷进行修复。
6.根据权利要求1所述的一种利用电脉冲检测和修复金属涂层损伤的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述无损检测通过电脉冲电流放电装置实现。
7.根据权利要求5所述的一种利用电脉冲检测和修复金属涂层损伤的方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述内部缺陷进行修复通过电脉冲电流放电装置实现。
8.根据权利要求6或7所述的一种利用电脉冲检测和修复金属涂层损伤的方法，其特征在于，所述电脉冲电流放电装置包括激励电极和测量电极。
9.根据权利要求8所述的一种利用电脉冲检测和修复金属涂层损伤的方法，其特征在于，所述激励电极和测量电极均采用铜电极。
10.一种利用电脉冲检测和修复金属涂层损伤的装置，用于实现权利要求1-9任一项所述的利用电脉冲检测和修复金属涂层损伤的方法，其特征在于，包括：
电脉冲电流放电装置，刷涂或喷涂机构；
所述电脉冲电流放电装置包括激励电极、测量电极，导线和电压表。
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