为分析电弧喷涂Al、75Zn25Al 及NiCr 涂层的基本性能,对3 种涂层的厚度、孔隙率、显微硬度及与基体结合强度进行了测试,结果见表1。由表1 可知,由于喷涂设备、送丝速率相同,喷涂时间接近,三种涂层的厚度差别不大,均为300μm 左右。从涂层孔隙率结果可以看出,3 种涂层孔隙率均在2. 2% 以下,其中NiCr 涂层低至0. 136%。较低的孔隙率表明,NiCr 涂层的致密性较好,能够有效阻止腐蚀介质通过涂层中的孔隙渗入涂层/基体截面。同时较低的孔隙率也使得NiCr 涂层能获得更高的显微硬度。Al、75Zn25Al 及NiCr 涂层的显微硬度分别为36. 17 HV3、41. 24 HV3及307. 6 HV5。结合强度分别为26 MPa、8. 7 MPa、36 MPa。对比三种涂层的孔隙率、显微硬度和结合强度,可知,NiCr 涂层具有较高的硬度及结合强度,Al 涂层其次,75Zn25Al 涂层最差。研究表明Al 涂层的磨损为粘着磨损和磨粒磨损,Zn 涂层的磨损为氧化磨损,Al-Zn 涂层的磨损二者兼有。所以75Zn25Al 涂层的耐磨性大于Al 涂层。而NiCr 涂层具有比75Zn25Al 涂层更高的硬度及结合强度,这有益于保障涂层拥有良好的耐磨损及冲刷性能。NiCr 涂层可推荐应用于活动导叶中、下轴颈以及顶盖、底环过流面等部件的防护。
表1 Al、75Zn25Al 及NiCr 涂层的基本性能测试结果
图1 为( a) Al、( b) 75Zn25Al 及( c) NiCr 涂层表面的微观形貌。从图1 可以明显看出,( c) NiCr涂层的熔融粒子的扁平化较为充分,呈现典型的层状结构特征,组织均匀致密,没有明显的空隙和缺陷,可有效阻止腐蚀介质进入涂层,使涂层对基材形成很好的屏蔽作用。而75Zn25Al 涂层的表面则比较粗糙,存在大的凹坑和凸起,部分颗粒不能充分偏平化,涂层孔隙率相对较高。75Zn25Al 涂层表面存在未充分熔融且扁平化的颗粒,势必导致涂层较为疏松,颗粒间界面结合力弱的问题,这也是导致涂层结合力不佳的主要原因。
图1 Al、75Zn25Al 及NiCr 涂层表面的微观形貌
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