热喷涂涂层的金相制备
热喷涂涂层被广泛应用于许多应用领域，但它们很难用于金相研究。在制备热喷涂涂层时，主要的挑战是什么?如何克服它们?
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热喷涂涂料的主要特点
热喷涂涂层是应用在基材上，以赋予其特殊的表面质量，否则它不会有。因此，基板负责零件的体强度;涂层增加了优良的表面质量，如腐蚀，磨损或耐热性。热喷涂技术发明于20世纪初，使用锌将基材“金属化”，用于防腐蚀。今天，许多不同的喷涂材料被使用-如陶瓷，碳化物，复合材料和金属-热喷涂涂层广泛应用于航空航天和发电工业的新和翻新的部分和零件。
热喷涂涂层的金相学研究
热喷涂涂层的金相学可以有几个目的:定义、监测和控制喷涂条件，以控制质量;故障分析;在开发新产品的过程中。爱游戏北京赛车该程序通常涉及涂层测试优惠券，以确定和优化过程的部分被喷涂。然后对该测试片进行金相制备和检查，以评估:- 涂膜厚度
- 孔隙度的大小和分布
- 氧化物和裂纹
- 与基材的附着力
- 接口污染
- 未熔化粒子的存在
热喷涂涂料的制备难点
如何估计金相制备的喷涂层的真实孔隙率仍有争议，因为如果金相研磨和抛光操作不正确，可能会引入不属于涂层结构的工件。
例如，在金属或金属/陶瓷涂层中，在研磨过程中，较软的金属被涂抹到孔隙中，如果抛光不当，可能会掩盖真实的孔隙。相比之下，陶瓷涂层是脆的，颗粒在磨削过程中会从表面涌出。如果不彻底抛光，这些颗粒会留下高孔隙率的错误印象。
一般来说，制备用于金相分析的热喷涂涂层的常见困难包括:
切割:夹持用于切片的喷涂工件会在脆性涂层中引入裂纹或压缩非常软的涂层。
越来越多的:高收缩率的冷安装树脂会对与基体附着力弱的涂层造成损伤;由于收缩间隙，涂层没有树脂支撑，在打磨和抛光过程中会导致涂层分层。
研磨和抛光:修边会导致抛光不均匀，并导致对涂层密度的误解。此外，涂层和基材之间的浮雕产生了可能被误解的阴影。
图1:陶瓷喷涂层，抛光不够
图2:涂层与图1相同，但抛光正确
图3:修边可能导致抛光不均匀，并导致对涂层密度的误解——在这种情况下，不正确的抛光意味着涂层中间的孔隙率更小
图4:涂层和基材之间的浮雕产生了可能被误解的阴影——在这种情况下，带有浮雕抛光的WC/Co喷涂涂层在树脂/涂层界面处显示了一条暗线
热喷涂涂层的制备:切割和安装
切割热喷涂涂层
在选择截止轮时，主要考虑的是衬底材料(通常是金属)。但是，为了避免将脆性颗粒从涂层中拖出，应选择粘结疏松(柔软)的砂轮，特别是在切割带有陶瓷涂层的零件时。即使涂层是陶瓷的，它只占总截面面积的一小部分，不需要用金刚石切割轮切割。通常切割是可能的软铝氧化轮。如果陶瓷涂层非常厚，可以使用致密树脂结合的金刚石截止轮作为替代方案。
最终抛光后，涂层有可能出现切割引起的裂纹。如果是这种情况，重新研磨和抛光样品。如果裂纹是切割造成的，通常会消失。如果裂纹不是切割的结果，它会重新出现或裂纹可能出现在其他区域。
提示:如何保护易碎和非常柔软的涂层
夹钳和样品之间的一小片聚苯乙烯泡沫塑料或橡胶有助于保护易碎和非常柔软的涂层不被损坏。
小贴士:如何避免皮肤分层
当切割除测试样片以外的其他部分时，朝着基材切入涂层，而不是从基材切入涂层，因为这将有助于避免从截止轮造成涂层粘结从基材剥离的阻力。
小贴士:如何保护易碎的涂层
在切割前用冷安装环氧树脂真空浸渍，以保护切片时易碎或薄的涂层。然后，切割的碎片可以在研磨和抛光之前重新安装。
图5:等离子喷涂层与基体之间因切割而产生的裂纹
图6:截面引入的裂纹
安装热喷涂涂层
不建议热压缩安装，因为这很容易损坏喷涂涂层。相反，我们建议用环氧树脂冷安装(ProntoFix，EpoFix，CaldoFix-2)．然而，请注意，高收缩率的冷安装树脂会导致涂层与基材的附着力弱的损坏。
一般来说，所有的涂层都建议采用真空浸渍。浸渍深度取决于孔隙度和孔隙间的相互联系程度。多孔涂层比致密涂层更容易浸渍，而孔隙率小于10%的涂层则不能成功浸渍。
提示:如何区分空白
用透明或半透明的安装树脂填充的空洞很难从涂层的结构元素中区分出来。解决办法是混合荧光染料(Epodye)装入冷安装树脂。当使用长通蓝色滤镜和短通橙色滤镜时，这将使空洞变为黄色。(这种技术不适用于陶瓷涂层，因为陶瓷涂层是半透明的，整个涂层呈现荧光。)
图7:热压缩安装对陶瓷喷涂层的损伤
图8:与图9相同的涂层，冷安装
图9亮场WC/Co等离子喷涂
图10:荧光灯下与图11相同的涂层
了解更多
热喷涂涂层的制备:研磨和抛光
平面磨削
一般来说，平面磨削应该从尽可能最好的开始碳化硅箔/纸．这防止了压裂脆性颗粒产生人为孔隙。然而，也有例外:
- 非常致密或很厚的陶瓷涂层用金刚石(例如金刚石)更有效地平面研磨。MD-Piano 220，MD-Mezzo 220或MD-Molto 220）
- 高样品量或大的部分需要作为一个整体检查，可以用石头平面地面，因为这是更快的
细磨
细磨最好在复合细磨盘上用金刚石完成。这将保持平整度，同时也给你一个良好的材料去除率。- 陶瓷涂层:使用细磨盘MD-Allegro
- 金属涂层:使用细磨盘MD-Largo
抛光
如要清除金属污迹，请用丝绸布(MD-Dur或MD-DAC)．最后的抛光
金属涂层可以用1 μm金刚石或胶体二氧化硅(OP-U NonDry)放在一块软布上。气相二氧化硅悬浮液OP-S NonDry不建议用于抛光金属喷涂涂层，因为它会产生太多浮雕。然而,OP-S NonDry适用于陶瓷涂层的最终抛光，因为它能与结构形成很好的对比。
在测试最佳的制备方法时，可以同时尝试碳化硅和金刚石。在某些情况下，1 μ m金刚石可能优于胶体二氧化硅。
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例1:金属喷涂
图11:例1:金属喷涂。细磨后
图12:例1:金属喷涂。用3 μ m抛光
图13:例1:金属喷涂。最后打磨后
例2:陶瓷喷涂
图14:例2:陶瓷喷涂。细磨后
图15:例2:陶瓷喷涂。用3 μ m抛光
图16:例2:陶瓷喷涂。最后打磨后
热喷涂涂层的蚀刻
蚀刻不常用于热喷涂涂层，因为主要结构可以在最终抛光后看到。然而，如果金属结构必须进一步研究，蚀刻可能是必要的。作为一般规则，推荐用于特定材料的蚀刻剂也可以用于相同材料的喷涂涂层。通常情况下，如果基材与涂层材料相似，蚀刻攻击会更加均匀。
在受控气氛中喷涂的涂层很少或没有氧化物，这使得很难识别涂层结构。因此，这些涂层需要与化学蚀刻进行对比。
镍基和钴基高温合金的真空喷涂涂层可以用与基体相同的溶液蚀刻，也可以用10%草酸水溶液电解蚀刻。
含钼的涂层可使用下列蚀刻剂显现:
- 50毫升水
- 50毫升过氧化氢(3%)
- 50毫升氨水
总结
热喷涂涂层广泛应用于许多行业，赋予基材特定的表面质量或功能，通常是提高基材的耐腐蚀、耐热或耐磨性能。金相学常被用来估计孔隙率、氧化物和未熔化颗粒，以及与基体的附着力。制备用于金相制备的热喷涂涂层的主要建议包括:
- 不正确的研磨和抛光程序会影响分析，所以要系统地准备材料，使结果可重复。
- 在精密切割时，使用正确的截止轮是很重要的，以避免涂层出现裂纹。这之后应该进行环氧树脂安装。
- 因为粗磨很容易损坏涂层。因此，研磨应该尽可能用最好的砂砾。
- 精细的研磨应该在坚硬的圆盘上进行(避免浮雕)，然后在丝绸上进行彻底的抛光。