热喷涂技术替代电镀硬铬的研究进展
周克崧
中国有色金属学报
摘 要：从热喷涂技术的发展，高速火焰喷涂(HVOF)涂层的性能，包括耐磨性、耐蚀性、对基体耐疲劳性的影
响，热喷涂涂层替代电镀硬铬镀层的成本以及应用4个方面综述了近年来热喷涂技术替代电镀硬铬的研究进展。
指出热喷涂技术已经在航空、冶金、包装印刷和造纸等工业领域部分替代了电镀硬铬工艺；由于热喷涂技术对于
大工件、厚涂层在性能和价格上的优势，热喷涂技术在其他工业领域的应用也将得到迅速发展。
关键词：热喷涂；硬铬；研究进展
电镀铬是一种传统的表面电镀技术，已经应用长达近百年。镀铬层硬度高、耐磨、耐蚀，并能长期保持表丽光亮，工艺相对比较简单，成本较低。长期以来，铬镀层除了作为装饰涂层外，还广泛用作机械零部件的耐磨和耐蚀涂层，另外电镀硬铬镀层技术还常常用来修复破损部件。然而，电镀硬铬过程中产生的cr6+会导致严重的环境污染问题。铬本身是不活泼元素，可以安全地用于日常用品以
及人工关节等，但镀铬工艺使用的是铬酸溶液，在镀铬过程中会产生大量的氢气，氢气泡在破裂时会将铬酸溶液喷入空气中，产生酸雾，酸雾中含有致癌的Cr6+；另外，镀铬过程也会产生大量的有毒废物和含有Cr6+的废水。因此，各国对镀铬工艺的管制越来越严格。例如，美国将会把现行的Cr6+的空气排放标准从0．1mg／m3降低到0．005～0．0005 rag／m"。而据美国海军部门估计，单是美国海军在实施该标准后需要一次性投资2200万美元用于更新设备等，而以后每年要花费4600万美元作为收集、处理等的费用。同时，电镀硬铬镀层本身还存在其他一些缺点：
1)电镀硬铬镀层的硬度一般为HV0.3800～900，远不及一些陶瓷和金属陶瓷材料的硬度高和耐磨性好，而且硬铬镀层的硬度在温度升高时会因其内应力的释放而迅速降低，其工作温度只能低于427℃，因此难以适应现代机械高温、高速的工作要求。
2)镀铬层内存在微裂纹，不可避免地会产生穿透性裂纹(如图1所示)，导致腐蚀介质从表面渗透至界面而腐蚀基体，造成镀层表面出现锈斑，甚至剥落。
3)电镀工艺沉积速度慢，约为25tJm／h，如果要镀0．3～0．5mm厚的镀层往往需要十几至二十小时的时间，不适于厚镀层的使用。因而，人们一直努力寻找能替代电镀硬铬的涂层工艺。随着近年来涂层技术的不断发展，已经
有一些涂层的使用效果证明比电镀硬铬镀层更清洁、更有效，甚至成本更低。这些涂层技术包括物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)、激光涂层技术和热喷涂技术等。这些技术中，热喷涂涂层技术成本基本与电镀硬铬相当，并且在不断降低，而电镀硬铬成本则在不断上升。而且，热喷涂涂层技术在纺织、机械、航空等许多领域已经取得了成功的应用。
本站文章未经允许不得转载；如欲转载请注明出处，北京桑尧科技开发有限公司网址：http://www.sunspraying.com/
|
