- 工程前沿 -
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超音速等离子转移弧喷涂铝涂层的响应曲面法工艺优化

  • 靳子昂1

    机 构：

    1. 中国地质大学(北京) 工程技术学院, 北京 100083

    ×
  • ， 刘明2

    机 构：

    2. 陆军装甲兵学院 装备再制造技术国防科技重点实验室, 北京 100072

    ×
  • ， 朱丽娜1

    机 构：

    1. 中国地质大学(北京) 工程技术学院, 北京 100083

    ×
  • ， 王海斗2

    机 构：

    2. 陆军装甲兵学院 装备再制造技术国防科技重点实验室, 北京 100072

    ×
  • ， 王海军2

    机 构：

    2. 陆军装甲兵学院 装备再制造技术国防科技重点实验室, 北京 100072

    ×
  • ， 康嘉杰1

    机 构：

    1. 中国地质大学(北京) 工程技术学院, 北京 100083

    ×

1. 中国地质大学(北京) 工程技术学院, 北京 100083；
2. 陆军装甲兵学院 装备再制造技术国防科技重点实验室, 北京 100072；

Process Optimization of Supersonic Plasma Transfer Arc Spraying Aluminum Coating by Response Surface Method

  • JIN Ziang1

    Affiliation：

    1. School of Engineering and Technology, China University of Geosciences (Beijing), Beijing 100083 , China

    ×
  • ， LIU Ming2

    Affiliation：

    2. National Key Laboratory for Remanufacturing, Army Academy of Armored Forces, Beijing 100072 , China

    ×
  • ， ZHU Lina1

    Affiliation：

    1. School of Engineering and Technology, China University of Geosciences (Beijing), Beijing 100083 , China

    ×
  • ， WANG Haidou2

    Affiliation：

    2. National Key Laboratory for Remanufacturing, Army Academy of Armored Forces, Beijing 100072 , China

    ×
  • ， WANG Haijun2

    Affiliation：

    2. National Key Laboratory for Remanufacturing, Army Academy of Armored Forces, Beijing 100072 , China

    ×
  • ， KANG Jiajie1

    Affiliation：

    1. School of Engineering and Technology, China University of Geosciences (Beijing), Beijing 100083 , China

    ×

1. School of Engineering and Technology, China University of Geosciences (Beijing), Beijing 100083 , China；
2. National Key Laboratory for Remanufacturing, Army Academy of Armored Forces, Beijing 100072 , China；

通讯作者:

刘明(1979—),男(汉),助理研究员,博士;研究方向:装备再制造、热喷涂技术;E-mail:hzaam@163.com

中图分类号:TG174

文献标识码:A

文章编号:1007-9289(2020)03-0111-08

DOI:10.11933/j.issn.1007-9289.20190821001

参考文献 1
ZHANG J,KONG D J.Microstructures and salt spray corro-sion behaviors of cold sprayed Al coatings on S355 steel in marine environment[J].Surface Review and Letters,2018,25(6):1850115.
查找原文
参考文献 2
GAO X,GUO L Z,XIONG J B.Corrosion protection tech-nology of steel structure in marine environment[J].Applied Mechanics and Materials,2015,744-746:29-32.
查找原文
参考文献 3
萧以德,付志勇,朱鹏,等.热喷涂锌-铝合金涂层对钢结构防护性能研究[J].热喷涂技术,2010,2(2):19-25.XIAO Y D,FU Z Y,ZHU P,et al.Study on corrosion re-sistance of spray Zn-Al alloy coating for steel construction [J].Thermal Spray Technology,2010,2(2):19-25(in Chinese).
查找原文
参考文献 4
AHNIA F,DEMRI B.Evaluation of aluminum coatings in simulated marine environment [J].Surface and Coatings Technology,2013,220:232-236.
查找原文
参考文献 5
JEONG C,LEE J,SHEPPARD K,et al.Air-impregnated nanoporous anodic aluminum oxide layers for enhancing the corrosion resistance of aluminum[J].Langmuir,2015,31(40):11040-11050.
查找原文
参考文献 6
JIANG Q,MIAO Q,LIANG W P,et al.Corrosion behavior of arc sprayed Al-Zn-Si-RE coatings on mild steel in 3.5wt% NaCl solution [J].Electrochimica Acta,2014,115(Com-plete):644-656.
查找原文
参考文献 7
ESFAHANI E A,SALIMIJAZI H,GOLOZAR M A,et al.Study of corrosion behavior of arc sprayed aluminum coating on mild steel [J].Journal of Thermal Spray Technology,2012,21(6):1195-1202.
查找原文
参考文献 8
徐滨士,李长久,刘世参,等.表面工程与热喷涂技术及其发展[J].中国表面工程,1998,(1):3-9.XU B S,LI C J,LIU S C,et al.Surface engineering and thermal spraying technology and its development[J].China Surface Engineering,1998,(1):3-9(in Chinese).
查找原文
参考文献 9
王海军.热喷涂工程师指南[M].北京:国防工业出版社,2010:1-2.WANG H J.Guide for thermal spraying engineers[M].Bei-jing:National Defense Industry Press,2010:1-2(in Chi-nese).
查找原文
参考文献 10
RODRIGUEZ R M H P,PAREDES R S C,WIDO S H,et al.Comparison of aluminum coatings deposited by flame spray and by electric arc spray[J].Surface & Coatings Tech-nology,2007,202(1):172-179.
查找原文
参考文献 11
ZHU Q J,WANG K.Microstructure and anti-corrosion prop-erties of arc-sprayed aluminum coating in splash zone [J].Advanced Materials Research,2011,199-200:1949-1953.
查找原文
参考文献 12
李飞舟,付士军.Q345 表面电弧喷涂铝涂层组织和性能研究[J].热加工工艺,2015,44(4):145-147.LI F Z,FU S J.Study on microstructure and properties of Al coating sprayed by arc spraying on Q345 steel surface[J].Hot Working Technology,2015,44(4):145-147(in Chinese).
查找原文
参考文献 13
徐向宏,何明珠.试验设计与 Design-Expert、 SPSS 应用 [M].第2版.北京:科学出版社,2012.XU X H,HE M Z.Experimental design and application of Design-Expert and SPSS [ M].2nd ed.Beijing:Science Press,2012(in Chinese).
查找原文
参考文献 14
杨振凯,王海军,刘明,等.基于响应曲面法的 Ar-N2 等离子射流特性研究[J].表面技术,2016,45(1):148-154.YANG Z K,WANG H J,LIU M,et al.Charzcteristics of the Ar-N2 plasma jet by response surface methodology [J].Surface Technology,2016,45(1):148-154(in Chinese).
查找原文
参考文献 15
刘明,张伟,王海斗,等基于响应曲面的Ar气氛超音速等离子喷涂钛涂层[J].中国表面工程,2018,31(5):142-149.LIU M,ZHANG W,WANG H D,et al.Argon gas super-sonic plasma sprayed titanium coating based on response sur-face methodology[J].China Surface Engineering,2018,31(5):142-149(in Chinese).
查找原文
参考文献 16
DJEROUROU S,LAHMAR H,BOUHELLAL N,et al.Study of twin wire arc sprayed zinc/aluminum coating on low carbon steel substrate:Application to corrosion protection [J].Advanced Materials Research,2013,685:271-276.
查找原文
参考文献 17
YAN B X,CHEN H X,KONG D J.Effects of laser remelt-ing on salt spray corrosion behaviors of arc-sprayed Al coat-ings in 3.5% NaCl sea environment[J].Transactions of the Indian Institute of Metals,2018,71(3):617-625.
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目录contents

    摘要

    采用超音速等离子转移弧喷涂铝涂层,通过响应曲面法中的 Box-Behnken 中心组合试验设计了三因素三水平的工艺优化试验,建立了主气流量、工作电流和喷涂距离与涂层孔隙率之间的数学模型。 对最优工艺参数条件下制备的铝涂层,利用 SEM、XRD 对涂层的微观形貌和组织成分进行表征;利用 HMV-2000 型维氏硬度计和 MTS 809 万能拉伸试验机对涂层的显微硬度和结合强度进行测试分析。 结果表明:随着主气流量增大、工作电流减小或者主气流量减小、 工作电流增大,孔隙率均呈减小趋势,得到的最优喷涂工艺为:主气流量:100 L/ min,工作电流:200 A,喷涂距离: 100 mm,丝与喷嘴的距离:10 mm,送丝速度:6 m/ min。 通过最优工艺制备的铝涂层,涂层致密,孔隙率为 2. 3%;涂层与基体的结合强度较高为 24. 4 MPa,显微硬度为 44. 5 HV0. 1 。

    Abstract

    Aluminum coatings were sprayed by supersonic plasma transfer arc spraying. Three factors and three levels of process optimization experiments were designed through Box-Behnken central combination test in response surface methodology. Mathematical models between main gas flow rate, working current, spraying distance and coating porosity were established. The microstructure and composition of the coatings were characterized by SEM and XRD, and the microhardness and bonding strength of the coatings were tested and analyzed by HMV-2000 Vickers hardness tester and MTS 809 universal tensile tester. The results show that the porosity decreases with the increase of the main flow rate, the decrease of the working current or the decrease of the main flow rate and the increase of the working current. The optimal spraying process is as follows: the main flow rate: 100 L/ min, the working current: 200 A, the spraying distance: 100 mm, the distance between the wire and the nozzle: 10 mm, and the feeding speed: 6 m/ min. The aluminum coating sprayed by the optimum process is compact with a porosity of 2. 3%. The bonding strength between the coating and the substrate is 24. 4 MPa and the microhardness is 44. 5 HV0. 1.

  • 0 引言

  • 钢铁材料在高湿的海洋环境中极易受到电化学腐蚀破坏,使其厚度降低,物理性能下降,局部应力集中,直接影响工程结构的使用功能和寿命[1-2]。大量的钢铁腐蚀会造成资源与能源的巨大浪费[3],则钢铁腐蚀防护技术研究十分重要。

  • 铝是一种阳极性材料,对于钢铁有牺牲阳极的阴极保护作用[4-5];同时铝生成的腐蚀产物Al(OH)3 不溶于水,其附着在金属表面可以阻挡腐蚀介质向内部进一步腐蚀[6-7]。因此,通过简单有效的工艺快速高效地在钢铁材料表面制备出质量优良的铝涂层,可以解决钢铁材料的腐蚀问题,以在工业中发挥其防腐作用。

  • 热喷涂技术是指利用某种热源(如火焰、电弧、等离子体等),将粉末或丝材形式的喷涂材料熔化,同时借助高速气体将熔融状态的喷涂材料以高速喷射到经过预处理的基体表面形成覆盖层的一种工艺[8-9]。目前,通常采用电弧喷涂(AS)制备铝涂层,其优点是喷涂效率高、操作简单、经济性好、安全性好等,但是缺点是制备的铝涂层表面粗糙,喷涂粒子氧化严重,涂层内部孔隙较多,涂层与基体的结合强度较低[10-12]。较多的孔隙将导致腐蚀介质向涂层内部渗透加速铝涂层的腐蚀,较低的结合强度将导致涂层容易脱落,这些缺陷不能满足铝涂层的对钢铁材料的长效防腐。而超音速等离子转移弧喷涂( SPTS)作为比较前沿的一种热喷涂技术,其工作原理为: 拉伐尔阳极喷嘴接小电源正极,喷涂丝材接大电源正极,喷枪内部的钨极接负极,通过打高频在小正极和负极之间引起非转移弧保证等离子弧不停断,同时电离工作气体(氩气)形成等离子射流,然后将接大电源正极的喷涂丝材通过送丝机送至喷嘴正前方,此时,非转移弧被拉出喷嘴孔道至金属丝上形成转移弧。与AS相比,SPTS射流刚性较强、能量集中,粒子飞行速度更快,可以高效率地制备高质量的铝涂层,因此,SPTS具有广阔的实际生产应用前景。

  • 响应曲面法( Response surface methodology, RSM)是通过对响应面等值线的分析寻求最优工艺参数,采用多元回归方程拟合因素与响应值之间函数关系的一种统计方法[13]。利用RSM优化SPTS喷涂铝涂层的制备工艺,获得孔隙率较低的铝涂层,分析铝涂层的结构和涂层性能,为SPTS制备铝涂层的后续工作提供参考。

  • 1 试验方法

  • 1.1 材料和涂层制备

  • 基体材料选用45 钢,规格为70 mm×10 mm× 3 mm。喷涂材料采用郑州国启科技有限公司生产的铝丝(直径 d=2 mm,质量分数w≥99.7%)。试验之前, 在酒精中将基体45 钢超声清洗30 min,除去表面油污。然后使用手动喷砂机对基体表面喷砂粗化,以增强涂层与基体的结合强度。最后采用装备再制造技术国防科技重点实验室开发的SPTS制备铝涂层(如图1)。

  • 图1 SPTS喷涂系统示意图

  • Fig.1 Schematic diagram of SPTS spraying system

  • 1.2 涂层表征

  • 涂层微观形貌通过Quanta200 型场发射扫描电子显微镜( SEM) 分析观察。采用D8ADVANCE型X射线衍射仪进行物相分析,使用Cu Kα 为X射线源,管电压为40 kV,管电流为150 mA,扫描速度和衍射范围分别为3°/min和20°~90°。

  • 涂层孔隙率通过灰度法测定。涂层内部的气孔大小采用它们在二维平面上的面积分布表示。主要包括如下步骤:采集800X涂层截面SEM图片-输入Image J2x软件-转化图像-处理图像-通过5 点平均法测量孔隙率。

  • 涂层显微硬度通过Shimadzu HMV-2000 型维氏硬度计测量,载荷为100 g,加载时间为15 s, 显微硬度值是10 个测量点的平均值。根据ASTMC-633-01 标准测试涂层的结合强度,使用E7 胶将涂层样品粘合,待胶固化后,在MTS809 万能拉伸试验机上测量,拉伸速度为1 mm/min,取3 次测量的平均值作为最终值。

  • 1.3 试验设计

  • 1.3.1 响应因素的选择

  • 影响SPTS喷涂铝涂层的因素包括:主气流量(F)、工作电压(U)、工作电流(I)、送丝速度(V丝)、丝与喷嘴的距离(d)、喷涂距离(D)等(如图2)。

  • 这些因素均在不同程度上影响着喷涂粒子的飞行状态和涂层的质量。对于 V丝选为6 m/min与电弧喷涂的单根送丝速度保持一致。 U 受 F 和 d 影响,当 d 过小(4~6 mm)时,喷嘴烧损严重,过大(25~30 mm)时射流分散(如图2) 并且有时无法正常起弧,通常选10 mm为佳。当确定 d 时,U 主要受 F 影响。综合考虑,对于SPTS喷涂铝涂层的响应因素主要为:F,I 和 D。

  • 图2 丝与喷嘴不同距离的射流形貌

  • Fig.2 Jet morphologies at different distances between wire and nozzle

  • 1.3.2 响应因素范围的选择

  • 根据电弧喷涂的 D 确定SPTS的 D 的范围为50~150 mm。由于设备要求 F 不低于70 L/min, 故 F 最低为70 L/min。通过单因素试验研究了 F 分别为80、100 和120 L/min、140 L/min和 I 分别为150、200、250 和300 A对等离子射流的影响(如图3 和图4)。图3 可得,随着 F 增加, 等离子射流发散程度越来越大,刚度较差。

  • 图3 不同气流量(F)下的射流形貌

  • Fig.3 Jet morphology under different gas flow(F)

  • 从图4 中可以看到,当 I 为150 A时,等离子射流颜色暗淡,表明粒子熔化不充分;随着 I 的增加,等离子射流越来越明亮,表明粒子充分熔化; 但当 I 为300 A时,等离子射流开始发散,这是由于粒子发生过熔,在高速的等离子射流冲击下会呈雾状扩散,这导致等离子射流的发散程度增大。颜色暗淡的和发散的等离子射流均将导致较差的涂层质量。故最终确定响应因素范围如表1 所示。

  • 图4 不同工作电流(I)下的射流形貌

  • Fig.4 Jet morphology under different working current(I)

  • 表1 响应因素水平表

  • Table1 Level table of response factors

  • 2 结果与讨论

  • 2.1 响应曲面试验结果

  • 通过Design-Expert软件,采用中心组合实验设计(Box-Behnken-Design) 进行试验,其试验结果如表2。从表中可以看到,在选择的喷涂响应因素范围内的铝涂层孔隙率(Porosity)的范围为2.3%~12.8%。孔隙率的分布范围很大,说明响应因素的合理匹配对涂层致密度的影响很大。

  • 表2 响应曲面试验结果

  • Table2 Response surface test results

  • 2.2 拟合模型分析

  • 对于孔隙率的结果有四种拟合模型:线性模型( Linear)、双因素模型( 2FI)、二次方程模型(Quadratic)和三次方程模型(Cubic)。其四种模型拟合结果如表3 所示。从表中可以看到,2FI的 p 值最小(<0.0001),表明该模型最显著;失拟度的 f 值最小(F=3.31),表明该模型失拟不显著。因此选择2FI模型拟合结果。

  • 表3 4 种模型拟合结果

  • Table3 Fitting results of four models

  • 根据2FI拟合模型得出 F、I 和D 3 个响应因素对孔隙率的关系方程为:

  • Porosity =7.12-1.25⋅F-0.17⋅I-2⋅D+4.45⋅F⋅I+0.15⋅F⋅D-1.75⋅I⋅D
    (1)

  • 从方程系数中可以看出,3 个响应因素单独对铝涂层孔隙率的影响大小排序是D >F >I,其中 D 对孔隙率的影响最大,I 对孔隙率的影响最小。 3 个响应因素对铝涂层孔隙率的交互影响大小排序是 F-I > I-D > F-D,其中 F-I 对孔隙率的交互影响最大, F-D 对孔隙率的交互影响最小。

  • 对铝涂层孔隙率2FI模型进行方差分析,结果如表4 所示,残差分析如图5 所示,残差与预测值的关系如图6 所示。

  • 表4 铝涂层孔隙率2FI模型方差分析

  • Table4 Variance analysis of 2FI model for porosity of aluminum coatings

  • 图5 铝涂层孔隙率的残差正态概率图

  • Fig.5 Residual normal probability diagram of porosity of aluminum coatings

  • 从表4 可以看出,铝涂层孔隙率2FI模型的 f 值为27.77,p <0.0001,说明该模型下的孔隙率与 F、I 和 D 的回归方程关系显著,同时失拟度 f 值为5.77,p 值为0.0558>0.05,影响关系不显著, 说明所得方程与实际拟合中非正常误差所占比例小,回归方程是可靠的。模型中 D 的 p 值小于0.0001,说明 D 对孔隙率的影响十分显著;模型中 F 的 p 值为0.0088<0.05,说明 F 对孔隙率的影响一般显著;模型中 I 的 p 值为0.2345>0.05, 说明 I 对孔隙率的影响较小。在交互影响项中, 模型中 F-I 的p值小于0.0001,说明 F-I 对孔隙率的交互影响十分显著;模型中 I-D 的 p 值为0.0029<0.05,说明 I-D 对孔隙率的交互影响一般显著;模型中 F-D 的 p 值为0.7442>0.05,说明 F-D 对孔隙率的交互影响较小,这与回归方程中的系数分析结论一致。

  • 图6 铝涂层孔隙率的残差与预测值关系图

  • Fig.6 Relation between residual and prediction value of porosity of aluminum coating

  • 根据回归模型的正太概率分布图的散点部分布情况可以推断回归模型的适合性,如果残差正太概率图中的散点接近线性则表示模型合适,残差与预测值关系图中的散点分布散乱没有规律则模型合适[14-15]。从图5 残差分布中可以看出,孔隙率的残差分布大致在一条直线上,没有发现异常值的存在,说明孔隙率的预测值与实际值误差较小。从图6 残差与预测值的关系中可以看出,分布没有规律,无异常结构模型,进一步验证了模型的正确性。

  • 2.3 响应曲面分析

  • 根据2.2 节的2FI拟合方程和方差分析,得到 D 对孔隙率的影响最大,在交互影响项中,F-I 对孔隙率的影响最大。因此,研究了 D 分别为50、100 和150 mm处的 F-I 对孔隙率的交互影响,其响应曲面如图7 所示。

  • 图7 不同喷涂距离(D)下气流量(F)和工作电流(I)对孔隙率的响应曲面

  • Fig.7 Response surfaces of gas flow(F) and working current(I)to porosity under different spraying distance(D)

  • 从图7(a-f)中可以直观的看到,当 F-I 不变时,随着 D 的增大,孔隙率整体呈减小的趋势。这是因为当 D 过小时,喷涂粒子在射流中的加热时间短,粒子熔化不均匀,存在充分熔化的粒子, 半熔化的粒子和未熔化的粒子,当未熔粒子镶嵌在之前铺展的涂层中时,在其周围就会产生孔隙,导致涂层孔隙率较大,涂层质量差。随着 D 的增大,喷涂粒子在射流中的加热时间增加,粒子熔化更加充分,未熔粒子数量减少,形成的涂层质量较好。但是当 D 过大,粒子在空气中的停留时间增加,对于易氧化的粒子其氧化程度增大,形成的涂层质量也会较差。

  • 当确定 D 不变时,F-I 对孔隙率的交互影响是,随着 F 增大 I 减小时,孔隙率呈减小趋势;或者随着 F 减小 I 增大时,孔隙率呈减小趋势。这是因为当增大 F,在单位时间和单位空间内电离的气体体积增多,在拉伐尔喷嘴内部的机械压缩效应增强,等离子射流速度更快,同时喷涂粒子的飞行速度也更快。当增大 I,可以提高喷涂功率,增大等离子射流的热焓,粒子在射流中的熔化更加充分。但是,当同时增大 F 和 I,充分熔化的粒子在高速的等离子射流的冲击下呈雾状扩散,射流发散,刚度不够,形成的涂层孔隙较多, 质量较差,例如 F 为100 L/min,I 为300 A,D 为100 mm时,Porosity为10.5%。反之,当同时减小 F 和 I,粒子熔化不充分且飞行速度慢,形成的涂层质量必然很差,例如 F 为70 L/min,I 为200 A,D 为100 mm时,Porosity为12.8%。故当增大 F 的同时减小 I 或者减小 F 的同时增大 I 可以降低孔隙率。对于SPTS喷涂铝涂层,涂层孔隙率最小的最优喷涂工艺是:Ar:100 L/min,I:200 A, D:100 mm,d:10 mm,V丝:6 m/min。

  • 2.4 铝涂层性能分析

  • 采用响应曲面法优化出的最优喷涂工艺制备的铝涂层截面形貌如图8 所示。从图中可以看到,涂层整体组织致密,没有贯穿涂层的较大孔隙、裂纹等缺陷,只存在数量较少的微小孔隙(孔隙率为2.3%),涂层与基体为典型的机械结合方式。图9 是铝涂层的X射线衍射图谱,从图中可以看到,SPTS喷涂的铝涂层为纯铝相,没有其他次要相。这表明在惰性气体(Ar)氛围下,铝粒子氧化轻微,形成的涂层中Al2O3 硬质颗粒杂质很少,同时也减少了在硬质颗粒周围易产生的较大孔隙、裂纹等缺陷,使得涂层更加致密,涂层质量更好。对于铝涂层的显微硬度、涂层与基体的结合强度分别为44.5 HV0.1 和24.4 MPa。相比于传统AS喷涂的铝涂层,其结合强度通常为15~20 MPa [16-17],SPTS喷涂的铝涂层的结合强度明显较高,这是因为SPTS相比AS其等离子射流速度更高,粒子飞行速度更高,在到达基体前具有较高的动能,当熔融粒子到达基体时,较强的冲击力作用使其能够充分扁平化变形,铺展均匀,并且后续粒子对之前铺展的涂层具有夯实作用,涂层与基体结合更加牢固,涂层更加致密。

  • 图8 铝涂层截面形貌

  • Fig.8 Cross section morphology of aluminum coating

  • 图9 铝涂层的X射线衍射图谱

  • Fig.9 X-ray diffraction patterns of aluminum coating

  • 3 结论

  • (1)通过2FI模型拟合,主气流量、工作电流和喷涂距离对铝涂层孔隙率的影响大小为:主气流量大于工作电流大于喷涂距离;对铝涂层孔隙率的交互影响大小为:主气流量-工作电流大于工作电流-喷涂距离大于主气流量-喷涂距离。

  • (2)通过响应曲面法优化出SPTS喷涂铝涂层孔隙率最小的喷涂工艺为:Ar:100 L/min,I: 200 A,D:100 mm,d:10 mm,V丝:6 m/min。

  • (3) SPTS制备的铝涂层,涂层致密,孔隙率为2.3%,显微硬度为44.5 HV0.1,涂层与基体为机械结合,平均结合强度为24.4 MPa,与AS相比,SPTS制备的铝涂层与基体的结合强度更高。

  • 参考文献

    • [1] ZHANG J,KONG D J.Microstructures and salt spray corro-sion behaviors of cold sprayed Al coatings on S355 steel in marine environment[J].Surface Review and Letters,2018,25(6):1850115.

    • [2] GAO X,GUO L Z,XIONG J B.Corrosion protection tech-nology of steel structure in marine environment[J].Applied Mechanics and Materials,2015,744-746:29-32.

    • [3] 萧以德,付志勇,朱鹏,等.热喷涂锌-铝合金涂层对钢结构防护性能研究[J].热喷涂技术,2010,2(2):19-25.XIAO Y D,FU Z Y,ZHU P,et al.Study on corrosion re-sistance of spray Zn-Al alloy coating for steel construction [J].Thermal Spray Technology,2010,2(2):19-25(in Chinese).

    • [4] AHNIA F,DEMRI B.Evaluation of aluminum coatings in simulated marine environment [J].Surface and Coatings Technology,2013,220:232-236.

    • [5] JEONG C,LEE J,SHEPPARD K,et al.Air-impregnated nanoporous anodic aluminum oxide layers for enhancing the corrosion resistance of aluminum[J].Langmuir,2015,31(40):11040-11050.

    • [6] JIANG Q,MIAO Q,LIANG W P,et al.Corrosion behavior of arc sprayed Al-Zn-Si-RE coatings on mild steel in 3.5wt% NaCl solution [J].Electrochimica Acta,2014,115(Com-plete):644-656.

    • [7] ESFAHANI E A,SALIMIJAZI H,GOLOZAR M A,et al.Study of corrosion behavior of arc sprayed aluminum coating on mild steel [J].Journal of Thermal Spray Technology,2012,21(6):1195-1202.

    • [8] 徐滨士,李长久,刘世参,等.表面工程与热喷涂技术及其发展[J].中国表面工程,1998,(1):3-9.XU B S,LI C J,LIU S C,et al.Surface engineering and thermal spraying technology and its development[J].China Surface Engineering,1998,(1):3-9(in Chinese).

    • [9] 王海军.热喷涂工程师指南[M].北京:国防工业出版社,2010:1-2.WANG H J.Guide for thermal spraying engineers[M].Bei-jing:National Defense Industry Press,2010:1-2(in Chi-nese).

    • [10] RODRIGUEZ R M H P,PAREDES R S C,WIDO S H,et al.Comparison of aluminum coatings deposited by flame spray and by electric arc spray[J].Surface & Coatings Tech-nology,2007,202(1):172-179.

    • [11] ZHU Q J,WANG K.Microstructure and anti-corrosion prop-erties of arc-sprayed aluminum coating in splash zone [J].Advanced Materials Research,2011,199-200:1949-1953.

    • [12] 李飞舟,付士军.Q345 表面电弧喷涂铝涂层组织和性能研究[J].热加工工艺,2015,44(4):145-147.LI F Z,FU S J.Study on microstructure and properties of Al coating sprayed by arc spraying on Q345 steel surface[J].Hot Working Technology,2015,44(4):145-147(in Chinese).

    • [13] 徐向宏,何明珠.试验设计与 Design-Expert、 SPSS 应用 [M].第2版.北京:科学出版社,2012.XU X H,HE M Z.Experimental design and application of Design-Expert and SPSS [ M].2nd ed.Beijing:Science Press,2012(in Chinese).

    • [14] 杨振凯,王海军,刘明,等.基于响应曲面法的 Ar-N2 等离子射流特性研究[J].表面技术,2016,45(1):148-154.YANG Z K,WANG H J,LIU M,et al.Charzcteristics of the Ar-N2 plasma jet by response surface methodology [J].Surface Technology,2016,45(1):148-154(in Chinese).

    • [15] 刘明,张伟,王海斗,等基于响应曲面的Ar气氛超音速等离子喷涂钛涂层[J].中国表面工程,2018,31(5):142-149.LIU M,ZHANG W,WANG H D,et al.Argon gas super-sonic plasma sprayed titanium coating based on response sur-face methodology[J].China Surface Engineering,2018,31(5):142-149(in Chinese).

    • [16] DJEROUROU S,LAHMAR H,BOUHELLAL N,et al.Study of twin wire arc sprayed zinc/aluminum coating on low carbon steel substrate:Application to corrosion protection [J].Advanced Materials Research,2013,685:271-276.

    • [17] YAN B X,CHEN H X,KONG D J.Effects of laser remelt-ing on salt spray corrosion behaviors of arc-sprayed Al coat-ings in 3.5% NaCl sea environment[J].Transactions of the Indian Institute of Metals,2018,71(3):617-625.

  • 基本信息

    中图分类号: TG174
    文献标识码: A
    DOI: 10.11933/j.issn.1007-9289.20190821001
    文章编号: 1007-9289(2020)03-0111-08

    基金信息

    国家自然科学基金(51535011,51675531)；
    装备预研教育部联合基金青年人才基金项目(6141A02033120)；
    中央高校基本科 研业务费专项资金优秀教师基金项目(2652018095)；
    Supported by National Science Foundation of China (51535011, 51675531)；
    Joint Fund of Ministry of Education for Pre-research of Equipment for Young Personnel Project (6141A02033120)；
    Fundamental Research Funds for Central Universities (2652018095)；

    引用信息

    靳子昂, 刘明, 朱丽娜, 等. 超音速等离子转移弧喷涂铝涂层的响应曲面法工艺优化[J]. 中国表面工程, 2020, 33(3): 111-118.

    JIN Z A, LIU M, ZHU L N, et al. Process optimization of supersonic plasma transfer arc spraying aluminum coating by response surface method[J]. China Surface Engineering, 2020, 33(3): 111-118.

    稿件历史

    收稿日期: 2019-08-21

  • 参考文献

    • [1] ZHANG J,KONG D J.Microstructures and salt spray corro-sion behaviors of cold sprayed Al coatings on S355 steel in marine environment[J].Surface Review and Letters,2018,25(6):1850115.

    • [2] GAO X,GUO L Z,XIONG J B.Corrosion protection tech-nology of steel structure in marine environment[J].Applied Mechanics and Materials,2015,744-746:29-32.

    • [3] 萧以德,付志勇,朱鹏,等.热喷涂锌-铝合金涂层对钢结构防护性能研究[J].热喷涂技术,2010,2(2):19-25.XIAO Y D,FU Z Y,ZHU P,et al.Study on corrosion re-sistance of spray Zn-Al alloy coating for steel construction [J].Thermal Spray Technology,2010,2(2):19-25(in Chinese).

    • [4] AHNIA F,DEMRI B.Evaluation of aluminum coatings in simulated marine environment [J].Surface and Coatings Technology,2013,220:232-236.

    • [5] JEONG C,LEE J,SHEPPARD K,et al.Air-impregnated nanoporous anodic aluminum oxide layers for enhancing the corrosion resistance of aluminum[J].Langmuir,2015,31(40):11040-11050.

    • [6] JIANG Q,MIAO Q,LIANG W P,et al.Corrosion behavior of arc sprayed Al-Zn-Si-RE coatings on mild steel in 3.5wt% NaCl solution [J].Electrochimica Acta,2014,115(Com-plete):644-656.

    • [7] ESFAHANI E A,SALIMIJAZI H,GOLOZAR M A,et al.Study of corrosion behavior of arc sprayed aluminum coating on mild steel [J].Journal of Thermal Spray Technology,2012,21(6):1195-1202.

    • [8] 徐滨士,李长久,刘世参,等.表面工程与热喷涂技术及其发展[J].中国表面工程,1998,(1):3-9.XU B S,LI C J,LIU S C,et al.Surface engineering and thermal spraying technology and its development[J].China Surface Engineering,1998,(1):3-9(in Chinese).

    • [9] 王海军.热喷涂工程师指南[M].北京:国防工业出版社,2010:1-2.WANG H J.Guide for thermal spraying engineers[M].Bei-jing:National Defense Industry Press,2010:1-2(in Chi-nese).

    • [10] RODRIGUEZ R M H P,PAREDES R S C,WIDO S H,et al.Comparison of aluminum coatings deposited by flame spray and by electric arc spray[J].Surface & Coatings Tech-nology,2007,202(1):172-179.

    • [11] ZHU Q J,WANG K.Microstructure and anti-corrosion prop-erties of arc-sprayed aluminum coating in splash zone [J].Advanced Materials Research,2011,199-200:1949-1953.

    • [12] 李飞舟,付士军.Q345 表面电弧喷涂铝涂层组织和性能研究[J].热加工工艺,2015,44(4):145-147.LI F Z,FU S J.Study on microstructure and properties of Al coating sprayed by arc spraying on Q345 steel surface[J].Hot Working Technology,2015,44(4):145-147(in Chinese).

    • [13] 徐向宏,何明珠.试验设计与 Design-Expert、 SPSS 应用 [M].第2版.北京:科学出版社,2012.XU X H,HE M Z.Experimental design and application of Design-Expert and SPSS [ M].2nd ed.Beijing:Science Press,2012(in Chinese).

    • [14] 杨振凯,王海军,刘明,等.基于响应曲面法的 Ar-N2 等离子射流特性研究[J].表面技术,2016,45(1):148-154.YANG Z K,WANG H J,LIU M,et al.Charzcteristics of the Ar-N2 plasma jet by response surface methodology [J].Surface Technology,2016,45(1):148-154(in Chinese).

    • [15] 刘明,张伟,王海斗,等基于响应曲面的Ar气氛超音速等离子喷涂钛涂层[J].中国表面工程,2018,31(5):142-149.LIU M,ZHANG W,WANG H D,et al.Argon gas super-sonic plasma sprayed titanium coating based on response sur-face methodology[J].China Surface Engineering,2018,31(5):142-149(in Chinese).

    • [16] DJEROUROU S,LAHMAR H,BOUHELLAL N,et al.Study of twin wire arc sprayed zinc/aluminum coating on low carbon steel substrate:Application to corrosion protection [J].Advanced Materials Research,2013,685:271-276.

    • [17] YAN B X,CHEN H X,KONG D J.Effects of laser remelt-ing on salt spray corrosion behaviors of arc-sprayed Al coat-ings in 3.5% NaCl sea environment[J].Transactions of the Indian Institute of Metals,2018,71(3):617-625.

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