玻璃涂层与碳钢基材结合性能及界面分形研究.pdfVIP

维普资讯 玻璃涂层与碳钢基材结合性能及界面分形研究 陈玉华 王勇 李新梅 韩涛 (石油大学机电学院材料科学与工程系，东营 257061) 摘 要 采用热熔敷法在碳钢基体上制备了玻璃涂层，用落球冲击试验研究了熔敷温度对玻璃涂层与碳钢基 体结合性的影响，并利用金相显微镜和扫描电镜分析 了涂层与基体的界面形貌 ，计算 了界面形貌曲线的分形雏数。结 果表明，熔敷温度、界面形貌及其分维值与结合性存在对应关系。在试验温度范围内，熔敷温度越高，涂层与基体的界 面形貌越复杂，其分维值越大，涂层与基体的结合性也越好 。 关键词 玻璃涂层 结合性 界面 分形 众所周知，金属的腐蚀是非常严重的世界性问 题。表面防护涂层是 目前金属制品特别是金属管道防 1 实验 腐的非常重要的方法。近几年来，由于有机涂层易老 基体材料为40ramX40ramX3mm的Q235试块。 化、寿命短，人们逐渐将 目光转向无机非金属涂层，广 将碳钢试块放在电阻炉内分别预热到 700oc，800oc， 泛开展金属表面制备无机非金属防护涂层的研究n-31。 900~C，然后喷撤玻璃釉料，保温 5min后取出自然冷 将基体金属加热到一定温度后在其表面喷撤玻璃釉料 却。釉料成分如表 l。 粉，釉料在基体金属储存的热量和加热装置的作用下 表 1 玻璃釉料成分 w／％ 熔融、润湿、冷却，形成涂层。这种制备涂层的方法主要 Na2O A1203 B203 SiO2 Mn02 Mo03 W 03 NiO 依靠釉料在加热温度下的自熔敷 ，故称之为热熔敷 22．32 7．O8 l4．7l 31．26 O．1l l8．5 5．03 1．0 法。形成的涂层是一种硼硅酸盐玻璃材料 ，耐蚀性优 参考GB799087进行落球冲击试验，用65g钢球 异，永不老化，是近几年发展起来的新型防腐涂层材 在 1．75m的高度落至带涂层的试样中心，以涂层出现 料，是金属特别是油气管道理想的防护涂层。由于使用 裂纹时的冲击次数N和冲击后断口形貌评定玻璃涂层 的玻璃釉料粉软化点低，在加热温度下具有 自熔性，因 与碳钢基材的结合性。N越大，涂层脱落面积小，结合 而制备温度低、速度快(釉料熔敷形成涂层的时间短)、 性越好。 成本低廉，而且涂层耐蚀、耐磨性能优异，具有广阔的 取另一组试样从横截面截开，磨制金相试样，用金 应用前景。 相显微镜和 日本JMS一5410LV型扫描电镜观察、采集 对于任何一种涂层，涂层与基体的结合性决定了 玻璃涂层与碳钢基材的界面形貌，然后提取界面形貌 涂层能否牢固地附着在基体表面起到防护作用。由于 的分形曲线，计算其分维。 玻璃涂层和碳钢基材在物理化学性能上存在很大的差 异，其界面结合性显得尤为重要。玻璃釉料与基材在熔 2 结果与讨论 敷温度下发生物理化学反应并形成过渡层 ，产生了较 2．1 熔敷温度对结合性的影响 强的界面结合；同时由于熔融的玻璃釉料在不同温度 冲击试验结果如表 2所