涂层性质的界定及其测试方法.pdf

涂层性质的界定及其测试方法贾永昌( 北京廊桥表面技术发展有限公司1 0 0 0 8 9 )【提要】本文粗略地介绍了涂层性质的评价及其测试方法；涂层功能对其性质的界定与要求指出：涂屡的性质与功能是其应用的考量依据关键词】涂层性质、涂层功能、测试方法l 、导言随着机械设备面临越来越大的工作负荷与运转速度，加之高温与强介质腐蚀的工况条件，已使机件的节材、减小磨损及控制腐蚀成为当务之急，而热喷涂作为表面涂镀的一个重要方法，近十几年来在全球获得飞速发展对于涂层结构及性质进行特殊而有效的评价方法，则缺少系统的研究与扩充，这就阻止了涂层更广泛的应用这种情况，不仅导致喷涂方法的最佳化出现困难，而且使涂层的可靠性产生疑点好在这种现象已开始得到纠正目前，涂层检测技术已成为现代表面工程学的一个组成部份，并被纳入独立的实验领域，赋予它一种明确的研究目标和特殊的技术，正成为明确而完整的一门学科2 、材料一体化概念对涂层性质的评价已突破了先前的传统概念，它涉及到喷涂工件、涂层以及二者的关联性质亦即，现代表面技术与工程是把材料的表面与基体作为一个统一体系，并反映到工件的强度、可靠性与耐久性的综合特性人们发现，涂层对产品结构强度的影响要比理论计算复杂的多，它不能单靠涂层性质和其结构的研究就得到解决。

例如，当对一根轴的表面实施涂层后，伴随而来的是工件断裂强度的陡降，增大了工件脆性失效的可能性，于是发现沉积涂层也许是不利的；而同一种喷涂方法喷同一种材料，对于不同钢种基体所允许的涂层厚度则相差甚远从而，在对某种产品实施涂层时，必须考虑到涂层的特殊性质对基体的可靠性，耐久性及强度的影响，涂层与基体应被视为一个结构实体，而对这一实体所进行的研究方法，也分为两大部份：涂层试验及被喷涂基体的材料试验，每一部份都包括性质及结构的研究评定3 、结构分析及性质测定以被喷涂的基体材料与实施的涂层为考察对象，对所涉及到的各种结构及性质，以及它们的原则上的评定方法，列入图1 从根本上讲，涂层方法( 包括工艺参数) 与喷涂材料决定了涂层性质，而其物理性质及机械性质是涂层最基本的特点，接下来，则是涂层内应力、内聚强度、涂层与基体之间的结合强度，再者，则是对基体—馀层组成的结构系统进行特定的性质试验，包括抗磨损、保持特性、动静态抗裂性、耐疲劳性等项性质，由这些性质组合成涂层系统的特定性能，并在某种工况条件下加之经济因素，综合构成涂层的功能图2 列出了涂层性质、功能及应用的大体关系1 5 5基体图2 涂层性质、功能及应用的关系应用工艺变量不同的涂层功能对涂层性质提出不同要求，因此，每一种功能都对应着必须检测的试验项目。

表l列出了不同涂层功能所应进行的性质检测项目，这些项目以图l 所给出的英文字母与数字的组合代之4 、涂层硬度的评析涂层硬度是所有材料机械性质中应用最广泛的一种它反映了一种综合的机械性质，并涉及到新生涂层的质量、基体表面变化、涂层截面结构的异向性、涂层的磨损行为、结合强度及微观脆性等硬度值的物理意义随测试方法的不同而异压入法硬度值是表征材料表面局部体积内抵抗另一物体压入时变形的能力它又分静载和动载分类如下：刀静载压入法：布氏、维氏、洛氏、努氏硬度等 ( 1 ) 压入法 8 5 0 ℃) 冲蚀涂层：A 、B 、D l 、D 2 、D 3 、E 2 、E 1 0 、E 1 2 、F 3热障涂层：A 、B 、D 1 、D 2 、D 3 、D 4 、E 2 、E 8 、E 1 0 、E 1 2 、F 3 抗熔融金属涂层( A l 、Z n 、F e 、C u ) ：A 、B 、D 1 、D 2 、D 3 、E 3 、E 1 0 、E 1 2抗大气及浸渍腐蚀 抗大气腐蚀涂层( 工业大气、盐类气氛) ：B 、D 1 、D 2 、E 2 、E 3 抗浸渍腐蚀涂层( 淡水、盐水、化学介质) ：B 1 、D 2 、E 3 、E 2 电导与电阻电导：B 、E 2 、E 3 、E 7电阻：B 、E 2 、E 3 、E 7 屏蔽：B 、E 2 、E 7封严涂层 可磨涂层：B 、E 2 、E 9 、F 3 磨料涂层：B 、E 2 、C l 、C 5 、E 2 、F 3由上表可以看出，涂层硬度、结合强度和厚度出现的频率最高，它们是涂层所有性质中最基本的 和最重要的，几乎在各种功能中，它们都是一个重要角色，而磨损又是涂层最重要的功能；结合强度 是涂层存在的重要支柱，否则无从谈起，它也是热喷涂技术所追求的一项重要指标：涂层厚度并不是严格意义上的涂层性质，但它紧紧关联着涂层的应用效果。

这些重要的涂层性质都有成熟的测定标准和方法，它们的正确与否有时会导致结果有很大偏差，并因此而贻误大局因此，热喷涂的设计者与施工者应予明了与重视参考文献( 从略)1 5 745I234l2l234．223333344411111212l23l2LLllllll1l22222223334444555‰暴鼙掣塌嚣侧∞霉割掣峰嚣侧篓寒———、一盘肇霸掣峰察议耸 醐u 恤鞲j 墨黧∞摄如嗓世藤删《姆霉器删鼷《理R 察删囊÷穗辱臀搀笤囊鲻拣j 墨翻‘N 剥掣 乜一墨※骤巡 _ ·I - _ —·———_ - ——‘ 叫一N 缝《 坠! ! 一米扑馨掣幽∞蹄最掣 ∞一畚掣鹱趟 ●_ - _ - - _ ●_ _ - - ● ●- _ _ _ ●_ _ _ 幽蝴暌 ∞∞蝈扩掣 锄呻畚饔‘‘】一露遴{ ；l 卜 ∞N 蹬蜊 ∞_ _ 懈型 Q ∞最曲捌 _ ●●●_ - _ _ _ _ _ - - _ _ _ - ●_ 一Q 甘篮幕翅 盘n 蠕《囊嵇 自N 螺爨蠼 9 一{ 喧赠球尊掣 u ∞扩墓 u ∞蜒蒋憾鞲 u 甘长骚盥基 un 定懵遥骣 uN 矿诳 u ．劂逝∞墨避樊 ∞∞型蜊雀翻 ∞甘瑙螵爆 ∞∞警巡燃 ∞N 篥j { l } 燃 ∞．容器爆翻 《∞×杂《芸整 《甘器颦母帮 《∞×杂搽求嚣霍避辍拳S _ _ l _ ●。

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