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熱噴涂涂層的應用是為了改善基體材料的抗氧化、抗腐蝕、抗表面磨損和抗燒蝕能力，因此，該技術廣泛應用于航空航天領域和電力生產行業(yè)，尤其在發(fā)動機制造方面，熱噴涂技術更是關鍵。
其原料通常以粉末或金屬絲的形式存在，對其進行加熱使其部分或全部熔化，并以高速噴射向基材使得顆粒在撞擊時發(fā)生變形，在此過程中，顆粒發(fā)生凝固并機械結合到基材表面。
為了準確評估涂層金屬部件的性能，對其顯微組織進行金相檢驗至關重要。
由于一些涂層的脆性本質和孔隙的存在，涂層的硬度與基體存在很大的差異。
這可能導致在金相制備過程中無法顯示出真實的顯微組織，或者引入假象，從而對涂層特性作出錯誤的判定。
因此正確的制備方案至關重要，以確定涂層與基底界面的質量、孔隙度、未熔化顆粒及氧化物的分布、涂層厚度以及其它涂層特性。
金相制備方案
01
取樣/切割
精確的切割技術及正確的處理步驟是熱噴涂試樣研究和應用的重要基礎。
為了確保切割效果及試樣質量，對于不同類型的熱噴涂試樣，應采用帶有金屬粘接的金剛石薄片或超薄氧化鋁砂輪片的精密切割機。
在切割過程中，切割方向應垂直于試樣的軸線，從涂層側切向基底側，這樣能夠有效降低對涂層的損傷。
熱噴涂涂層的正確切割
此外，對于多孔性涂層或易碎涂層，為了防止在切割過程中造成進一步的損壞，建議通過真空浸滲的方式在其表面涂覆環(huán)氧樹脂。
這一處理能夠在切割時提供額外的保護，從而有效延長試樣的使用壽命。
最后，每一塊切下的試樣在后續(xù)處理之前，必須經過清洗。
可將其放置于丙酮中進行清洗，并在鑲嵌前在 70°C 的烘箱中干燥 5 分鐘。
02
鑲嵌
正確的鑲嵌方式可以防止涂層在研磨和拋光工序中受到損壞，同時提供必要的邊緣保護。
根據不同的制備需求，金相鑲嵌通常分為兩大類：加壓成型和可澆注環(huán)氧樹脂，也就是我們常說的熱鑲和冷鑲。
盡管一些涂層可以通過加壓成型的方法進行鑲嵌，但近年來，可澆注環(huán)氧樹脂逐漸成為優(yōu)選方法。
這是因為加壓成型通常伴隨高壓和高溫，可能對易碎的涂層造成不可逆的損害。
而可澆注環(huán)氧樹脂具有更好的兼容性，能夠在較低的壓力和溫度下進行鑲嵌，確保涂層的完整性。
適用于金相鑲嵌的環(huán)氧樹脂如EpoKwick和EpoThin，能夠為試樣提供良好的保護。
同時搭配SimpliVac真空鑲嵌機，能夠使樹脂填入涂層表面的孔隙并提高鑲嵌樹脂的保邊性能。
03
研磨&拋光
粗磨
首先粗磨階段是為后續(xù)關鍵的試樣無損傷階段做準備。
除了產生平坦的表面外，粗磨還需要去除由于切割而產生的變形。
在這個階段中，使用粗碳化硅砂紙或金剛石磨盤可以將熱噴涂涂層試樣磨削成平面。
其中金剛石磨盤具有較高的材料去除速率，同時可以避免涂層產生嚴重的損傷。
細磨
接下來要進一步細化劃痕，和去除磨平階段產生的變形。
當這一制備階段完成后，涂層和基底應當沒有損傷。
可以使用越來越細的碳化硅砂紙，但步驟多且需要頻繁更換。
建議通過拋光步驟，在硬的聚脂織物拋光布（UltraPad）上使用金剛石懸浮液（9微米），可以保持平面度，并去除表面變形。
再使用3微米金剛石懸浮液進一步去除上一道工序留下的細小劃痕。
終拋
最終拋光階段采用非常細的磨料（小于1微米），并且只去除很少量的材料。
因此，這些磨料無法去除之前工序沒有除去的較大的表面損傷或變形。
長絨毛織物拋光布在拋光過程中會產生選擇性的磨削作用，如果拋光時間過長，就會在硬涂層上產生明顯浮凸和邊緣圓角。
可以使用更合適的ChemoMet拋光布搭配和氧化物即可獲得無劃痕、無變形的表面。
碳化鎢涂層
氧化鋯面層+MCrAlY粘結層+316不銹鋼基底
結 語
采用合適的制備方案可以使熱噴涂涂層和基底產生始終如一的良好結果。
拋光完成后的表面將顯露出涂層和基底界面的真實組織、孔隙度和未熔顆粒狀態(tài)、是否有氧化物、以及涂層尺寸。
這些信息可以使評估者對涂層的顯微組織特征有一個準確的概念，從而對涂層質量做出判斷。
切割、鑲嵌及磨拋過程都可能影響對航空熱噴涂層的評定，尤其是孔隙率和涂層尺寸的測量，因此需要根據每一個樣品的具體情況，找到合適的制備方法。
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