哈氏合金C276的特性及适用范围

试验的材料及工艺方法
热喷涂所采用的涂层材料为 C276 合金丝材， 该合金的化学成分如表 2-1 所
示， 丝材的直径为 1.6mm。 基体材料尺寸为 100 mm×60 mm×3mm 的 Q235 冷轧钢板以及 Q235 棒材， 其化学成分如表 2-2 所示。 采用传统的电弧热喷涂工艺分别在 Q235 钢板以及 Q235 棒材制得厚度约为 500μm 的 C276 合金涂层。 Q235 钢含碳量适中， 是我国目前比较成熟、 应用比较广泛的碳素结构钢， 它具有良好的强度、 塑性和焊接性， 综合性能强， 价格低等特点， 因此在工程应用中十分广泛。这里选择作为热喷涂的基体材料， 完全可以满足化学品船以及其他很多防腐构件的性能要求。

如图 2-1 所示， 在 Q235 板上喷涂所得到的试样 a 主要用作观察涂层的微观组
织、 检测涂层的硬度、 结合力等性能， 而在 Q235 圆棒上喷涂所得到的试样 b 用于检测涂层的耐腐蚀性能。 试样 b 在底面和侧面进行了喷涂， 底面和侧面的连接处有一个倒角， 这是为了避免直角给喷涂带来难度， 保障连接处涂层与基体的结合良好。 两种试样的喷涂工艺参数和涂层厚度完全相同， 不同的是检测涂层耐腐蚀性能的试样需要进行封孔处理。

金相试样的制备
观察涂层的显微组织需要进行制样准备， 主要对样品进行以下处理：
（1） 截样： 为了能够更加方便观察且准确地观察涂层在截面方向上的微观组
织形貌， 而且还要保护涂层基体不受机加工热量的影响， 这里采用线切割的方式沿着垂直表面的方向对喷涂后的样品进行切割， 切割后的尺寸为 30mm× 20mm×3. 5mm。
（ 2） 打磨： 将需要观察的面用 砂纸依次打磨， 打磨用 砂纸的 顺序为：
600-800-1000-2000-3000， 每次沿一个方向打磨， 转 90° 再换个方向继续打磨。
（3） 抛光： 采用抛光设备 PG-2 型金相试样抛光机。 抛光过程主要在绒布上
以水抛为主， 为了使得抛光的效果更好， 可以在绒布上适当放置粒度为 w0. 5 的金刚石研磨抛光膏。
（4） 腐蚀： 将需要观察的面浸没于腐蚀液中 60S 左右取出， 立刻用自来水冲
洗然后迅速吹干， 防止表面生锈， 腐蚀液为硝酸加酒精的溶液。

电弧热喷涂的具体步骤： 基体材料表面净化处理→基体材料表面喷砂处理→
喷涂 C276 合金涂层→冷却→清洁→（如需要） 封孔。 基体材料的表面首先进行净化和粗化处理， 净化处理是将需要喷涂的表面用丙酮清洗， 主要是为了洗掉基体表面的油脂、 氧化物以及其他污染物。 粗化处理是采用喷砂的工艺方法， 在磨料的冲击和切削作用下， 将基体表面变得很粗糙， 这样将增大涂层与基体材料的接触面积， 从而增加涂层与基体的结合强度。 喷涂工艺采用传统的线材电弧喷涂工艺， 涂层厚度约为 500μm。 对于需要检测耐腐蚀性能的试样， 需要进行封孔处理。具体操作是将环氧树脂类的封孔剂采用均匀涂刷和浸泡的方法， 使得封孔剂浸入涂层填满涂层内部的孔洞， 从而防止腐蚀液顺着孔洞到达基体表面， 腐蚀基体从而使涂层与基体脱落。经过反复调整喷涂工艺参数， 得到 C276 涂层最优的喷涂工艺参数如表 2-3：

基体的表面预处理
基体喷涂前的表面状况， 对涂层的质量有很直接的影响。 在热喷涂前， 必须
对基体的表面进行合适的处理， 才能得到质量良好的涂层。
基体表面预处理的主要目的是为了增加涂层与基体之间的结合强度以及改善
涂层内应力的分布状况。 在喷涂过程中， 被加热至熔融或者半熔融的喷涂材料经过与基体材料表面的撞击变形后， 与基体材料表面啮合形成较牢固的机械结合。因此， 必须尽量提高涂层与基体的接触面积和表面的净化程度， 才能使得涂层与基体结合更加紧密， 发挥“抛锚” 作用对结合强度的影响。

这里选择的基体材料为 100×80×3mm 的 Q235 钢板， 由于市售的 Q235 钢板
表面喷上了的铝涂层， 所以要对其进行磨削加工， 同时也对表面污物进行了清除，起到了净化作用。 随后需要对基体表面进行净化处理， 主要对一般金属表面覆盖的各种附着物和表面的氧化皮以及锈迹进行清除。 因此， 净化处理包括两个方面，即 “除油” 和 “除锈”。

除油主要方法有溶剂清洗、 水基清洗剂清洗、 碱液清洗和酸液清洗、 电解清
洗等。 这里选择先用无水乙醇冲洗结合皂化液对基体表面进行清洗。 除锈主要方法有化学除锈、 电化学除锈、 火焰除锈、 机械除锈（喷砂、 滚光、 手工及手动工具除锈等）。 这里采用混合酸腐蚀液进行酸洗处理。 混合酸腐蚀液包括主酸和缓蚀液， 主酸为 60%硫酸+40%盐酸组成， 缓蚀液为若丁（邻二甲苯硫脲 25%、NaCl15%、糊精 20%、 皂角粉 5%）， 缓蚀剂的用量为 0.5%。

经过净化处理后的基体表面还需要进行粗化处理。 其主要作用是以增加基体表面的不平度的方式增大基体的表面积， 从而增加基体与涂层的结合面积。 表面
粗化的主要方法有喷砂、 机加工、 电火花拉毛、 喷涂结合底层等。 这里选择比较常用的喷砂处理的方法对基体表面进行粗化处理。 喷砂不仅仅能够使基体表面粗化， 而且可以清除表面的油污、 锈迹和氧化皮。 同时喷砂处理也能改善涂层的残余应力（减少宏观残余应力、 产生压应力）。