严苛环境下的镀涂技术
专题论文汇编
0Cr16Ni5Mo1不锈钢在海洋大气环境-热腐蚀耦合作用下的腐蚀损伤机理
石瑶;张现馨;姚灿;李春雨;杨丽媛;詹中伟;赵明亮;张波萍;[目的]研究0Cr16Ni5Mo1不锈钢在海洋大气环境-热腐蚀耦合作用下的耐腐蚀行为，为其应用提供数据支撑。[方法]通过自然大气环境暴露+热腐蚀试验和模拟加速腐蚀试验(包括湿热环境、酸性盐雾腐蚀和420℃涂盐热腐蚀)研究了0Cr16Ni5Mo1不锈钢在海洋大气环境-热腐蚀耦合作用下的腐蚀行为。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)对样品进行相结构分析、腐蚀形貌观察及元素成分检测。[结果]经不同地区大气环境暴露1年及420℃涂盐热腐蚀150 h后，0Cr16Ni5Mo1不锈钢发生不同程度的腐蚀。随模拟加速腐蚀试验循环周期增加，0Cr16Ni5Mo1不锈钢的腐蚀速率增大，腐蚀程度逐渐加重。[结论]Cr16Ni5Mo1不锈钢表面自然氧化膜的耐腐蚀作用有限，因此将其应用于海洋大气环境-热腐蚀耦合场合时应进行适当的表面防护处理。
两种热喷涂涂层在高温高氯熔盐中对基体材料保护性的对比
黄世福;刘宣义;刘帅岐;毛晓飞;汪飞;徐星;徐媛媛;刘光明;[目的]对比分析火力发电设备中常用的热喷涂Ni Cr/Cr_3C_2涂层和45CT涂层对基体材料的保护性。[方法]将未喷涂与热喷涂两种涂层的P12钢表面涂覆15%NaCl+15%Na_2SO_4+70%K_2SO_4混合盐膜后分别置于650、700和750°C下腐蚀36 h。采用能谱仪(EDS)分析试样表面腐蚀产物的成分，采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析腐蚀后涂层的微观结构和相变。[结果]热喷涂两种涂层的P12钢在上述熔盐中腐蚀36 h后的质量损失相近，均为未喷涂时质量损失的1/2左右，其中45CT涂层试样的质量损失在腐蚀12h后明显趋缓。NiCr/Cr_3C_2涂层在腐蚀过程中受S元素影响，与基体的结合力较45CT涂层差，出现开裂现象。[结论]45CT涂层在长时间服役时会表现出更好的耐蚀性。在高氯环境下，含铬量较高的NiCr/Cr_3C_2涂层因结合力受到影响，故对基体的保护性能稍差于45CT涂层。
高压开关用液压机构阀杆等离子熔覆工艺研究
彭凯;王斌;苗晓军;杨志彬;[目的]利用硬度和耐磨性高的碳化钨(WC)颗粒来增强高压开关液压机构阀杆表面等离子熔覆铁基涂层的耐磨性。[方法]以等离子熔覆技术在35Cr Mo钢表面制备了铁基WC复合涂层，采用光学显微镜(OM)、电子探针显微分析仪(EPMA)、X射线衍射仪(XRD)等设备考察了WC添加量对涂层组织结构的影响，测试了涂层的显微硬度和耐摩擦磨损性能，并将工艺应用在阀杆上，开展了机械寿命试验。[结果]等离子熔覆制备的铁基WC涂层组织均匀。添加质量分数15%的WC粉末可以显著提高涂层的显微硬度和耐磨性。10 000次机械寿命试验后涂覆了铁基WC涂层的阀杆无裂纹等缺陷，符合图纸要求。[结论]等离子熔覆工艺制备的Fe–WC熔覆层综合性能优异，可替代现有的镀铬工艺。
膨胀蛭石的颗粒级配对非膨胀型防火涂料性能的影响
薛永刚;高金宝;刘奕岑;方云超;李严;[目的]非膨胀型防火涂料因其在火灾中对钢结构稳定可靠的防火效果而得到重视，对该材料的原料配方、生产工艺等方面的研究仍需深入。[方法]在由水泥、高岭土、改性纤维和防火助剂组成的涂料中添加不同粒径范围的膨胀蛭石，以考察膨胀蛭石的颗粒级配对非膨胀型防火涂料性能的影响。[结果]当按质量比6∶15∶36∶43将4～10目、10～20目、20～40目及40～60目的膨胀蛭石复配，制得的防火涂料具有最佳的防火性能，其有效防火时间可达185 min。[结论]通过调整原料的颗粒级配，提高其堆积密度，降低涂料内部的孔隙率，能够有效提高防火涂料的防火性能，这对于非膨胀型防火涂料防火性能的提升具有一定的参考价值。
莫来石纤维与二氧化硅气凝胶对防火涂料性能的影响
路林;张增辉;贺优优;[目的]通过改善膨胀炭层的强度来提高涂料的耐火性能。[方法]以环氧树脂乳液为成膜物质，聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺(MEL)和双季戊四醇(DPER)为膨胀阻燃体系，二氧化钛为阻燃协效剂，制备出一种水性超薄膨胀型防火涂料。考察了二氧化硅气凝胶(Sa)与莫来石纤维(Mf)的添加对涂料防火性能的影响。采用小板燃烧法对涂层进行测试，并用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对燃烧后的炭化层进行表征与分析。[结果]添加了Sa和Mf的涂层(记为C-Sa-Mf)经耐火测试后，炭层的膨胀倍率为3.0，钢板背部的最高温度仅为337.8°C。相比于添加单一Sa或Mf的涂层，C-Sa-Mf涂层具有更加致密均匀的“蜂巢”状结构，表现出更加优异的阻燃隔热性能。在火焰的灼烧下，C-Sa-Mf涂层并未生成新的结晶相，也证实了Sa与Mf具有优异的热稳定性及耐高温性。[结论]Sa、Mf的加入使涂层中产生致密均匀的交联网状结构，使炭层的强度提高，从而阻止了炭层进一步分解，提高了涂料的耐火性能。
基于傅里叶变换红外光谱与机器学习的防火涂料酸腐蚀周期预测研究
岳鑫;刘培东;王今;王霁;[目的]准确预测在役防火涂料的耐火性能是消防安全评估工作中的重点和难点之一。[方法]借助傅里叶变换红外光谱仪，对不同酸腐蚀周期的膨胀型钢结构防火涂料试样进行测试，发现涂料中的主要成分会与盐酸溶液发生双向迁移并产生反应，酸腐蚀24 h时该反应达到峰值。利用主成分分析法对红外光谱数据进行降维处理的结果表明不同酸腐蚀周期试样存在可分性。联合使用S-G卷积平滑和标准正态变化(SNV)法对数据进行预处理，并对常用的析)、LW-PLSC (局部加权偏最小二乘分类)、K-ELM(核极限学习机)、SVM(支持向量机)等4种分类方法进行评估。[结果]测试集平均分类准确度高达94.25%，最优模型分类准确率可达100%。[结论]将红外光谱技术与机器学习结合起来能快速、准确、定量地评估钢结构防火涂料的实验室酸腐蚀周期，为实现防火涂料实际耐火性能的预测提供可行的新方法。