防垢耐蝕耐磨涂層的制備與性能研究.pdf

1、為了改善油田設(shè)備的結(jié)垢腐蝕磨損現(xiàn)象，本文以Al2O3-13％TiO2和Cr3C2-NiCr為原料，La2O3為添加劑，在原材料中分別加入3wt％、6wt％及9wt％的La2O3設(shè)計(jì)了兩類(lèi)復(fù)合噴涂粉末，并采用等離子噴涂技術(shù)制備Al2O3-13％TiO2基和Cr3C2-NiCr基涂層，研究了涂層的組織與性能。采用ANSYS軟件對(duì)涂層界面應(yīng)力進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果表明：?jiǎn)螌咏Y(jié)構(gòu)的Al2O3-13％TiO2與NiCr-Cr3C2涂層內(nèi)的殘余應(yīng)力分布規(guī)

2、律相同，噴涂粒子到達(dá)涂層的沖擊速度對(duì)基體及陶瓷涂層內(nèi)的殘余應(yīng)力分布均有較大的影響。雙層結(jié)構(gòu)的Al2O3-13％TiO2涂層由于添加了過(guò)渡層有效緩解了界面應(yīng)力突變，但對(duì)于物性參數(shù)與基體相差不大的雙層結(jié)構(gòu)的Cr3C2-NiCr涂層，過(guò)渡層的添加對(duì)應(yīng)力的緩解效果并不明顯。
　　 涂層的組織與性能研究結(jié)果表明：在本試驗(yàn)條件下，NiCr-Cr3C2涂層的組織致密性、顯微硬度、結(jié)合強(qiáng)度、接觸角、耐蝕性及沖蝕磨損性較Al2O3-13％TiO2

3、涂層更高。NiCr-Cr3C2涂層因表面能較低，導(dǎo)致垢的誘導(dǎo)期增長(zhǎng)及附著力較小，成垢總量明顯減少，其防垢性能也優(yōu)于Al2O3-13％TiO2涂層。在本試驗(yàn)條件下，在Al2O3-13％TiO2和Cr3C2-NiCr涂層中加入稀土后，當(dāng)稀土含量低于6％時(shí)，兩類(lèi)涂層的致密性、顯微硬度、結(jié)合強(qiáng)度、接觸角均隨稀土含量的增加而增大，表面能、腐蝕電流、結(jié)垢增重及沖蝕失重則隨稀土含量的增加而降低；當(dāng)稀土含量高于6％時(shí)，兩類(lèi)涂層組織惡化，顯微硬度、結(jié)合強(qiáng)

4、度、接觸角出現(xiàn)下降的趨勢(shì)，而表面能、腐蝕電流、結(jié)垢增重及沖蝕失重呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)。當(dāng)稀土氧化物為6％時(shí)，明顯改善了噴涂層不致密、晶粒粗大和不均勻的缺陷，涂層防垢、耐蝕及沖蝕性能最優(yōu)。涂層結(jié)垢機(jī)理是當(dāng)采出水濃度達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)，則溶液中存在的離子或分子的團(tuán)簇就生成品核，晶核長(zhǎng)大形成晶體析出形成垢物。涂層腐蝕破壞過(guò)程均為沿顆粒邊界產(chǎn)生腐蝕裂紋，逐漸向涂層內(nèi)部和沿著顆粒邊界擴(kuò)展，最終導(dǎo)致涂層呈塊狀脫落。沖蝕失效機(jī)制為熔融顆粒之間和層間弱結(jié)合面處失