第10章表面檢測(cè)與-石油大學(xué)

表面工程第十章表面檢測(cè)與分析

表面工程CH.1緒論CH.2表面科學(xué)基礎(chǔ)CH.3表面熱處理與化學(xué)熱處理CH.4電鍍及化學(xué)鍍CH.5熱噴涂技術(shù)CH.6化學(xué)轉(zhuǎn)化膜CH.7涂料及涂裝CH.8氣相沉積CH.9高能束表面改性CH.10表面檢測(cè)與分析第十章表面檢測(cè)與分析一、外觀檢測(cè)二、成分及組織結(jié)構(gòu)分析三、物理及力學(xué)性能檢測(cè)四、耐蝕性檢測(cè)五、耐磨性檢測(cè)一、外觀檢測(cè)裸眼、放大鏡

涂層外觀檢測(cè)要求：1.涂層表面保持干凈；2.檢測(cè)要全面、細(xì)致；3.依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)要求。不平整、針孔、氧化、脫皮、飛濺、表面裂紋、剝落、麻點(diǎn)、鼓泡、疏松、斑點(diǎn)、毛刺、霧狀陰陽面、擦傷、水跡、絲流等

表面缺陷的種類及特點(diǎn)：1.涂層表面缺陷檢測(cè)測(cè)量方法：樣板對(duì)照法、針描法、光切法樣板對(duì)照法

比較法，定性測(cè)量，與標(biāo)準(zhǔn)樣板比較輪廓儀測(cè)量法

針描法，定量測(cè)量，有機(jī)械式、光電式及電動(dòng)式等測(cè)量方法：目測(cè)法、樣板對(duì)照法、光度計(jì)法2.粗糙度檢測(cè)3.光澤度檢測(cè)二、成分及組織結(jié)構(gòu)分析1.成分及相分析化學(xué)分析吸收（發(fā)射）光譜分析X射線衍射電子探針（EPMA）能譜分析一定尺寸的表面或粉末樣品與SEM配合，微區(qū)分析2.宏觀形貌和顯微組織結(jié)構(gòu)分析

宏觀形貌：體視顯微鏡、（數(shù)碼）照相機(jī)DL55粉末G314粉末G302粉末30-7030-1030-30Fe3030-8030-5030-20304L手段：光學(xué)顯微鏡、電子顯微鏡（SEM、TEM）目的：涂層微觀組織結(jié)構(gòu)←→性能←→制備工藝過程：取樣→鑲嵌→磨制→拋光→腐蝕→金相試樣→觀察（OM、SEM或TEM）

顯微組織結(jié)構(gòu)分析圖3-2合金化層的微觀組織形貌光學(xué)顯微組織分析

由于激光合金化能量集中，熱輸入量高，加熱和冷卻速度快，晶粒形核率大大提高，使得合金化區(qū)組織非常細(xì)小。

冶金結(jié)合，結(jié)合致密，無氣孔夾雜等缺陷

合金化區(qū)組織細(xì)小致密、均勻，有球狀及多邊形的TiC、Ti2B顆粒彌散分布在基體上，無團(tuán)聚現(xiàn)象

圖3-3合金化層顯微組織掃描電鏡及能譜分析

顆粒相TiC、TiB2呈近球狀或塊狀均勻地鑲嵌在的Fe基固溶體中，顆粒尺寸為微米級(jí)或亞微米級(jí)，呈較規(guī)則的多邊形狀

晶粒中心的硬質(zhì)點(diǎn)富含Ti元素

Ni、Cr等元素已完全固溶于基體中

Mo已彌散分布于固溶體及增強(qiáng)相中。EPMA分析圖4-7激光合金化層線掃描圖TEM分析圖5-4TiC顆粒TEM形貌及選區(qū)電子衍射斑點(diǎn)TiC相和α-Fe相間存在如下位向關(guān)系：(001)TiC//()α-Fe三、物理及力學(xué)性能檢測(cè)1.厚度的測(cè)定局部厚度和平均厚度檢測(cè)非破壞性檢測(cè)（無損檢測(cè)）：磁性法、渦流法、重量法、機(jī)械量具法、X射線熒光測(cè)厚法破壞性檢測(cè)方法：金相顯微鏡法、點(diǎn)滴法、液流法、化學(xué)溶解法、電量法用途：適用于磁性金屬基休上非磁性涂層的厚度測(cè)量注意：標(biāo)樣上系統(tǒng)調(diào)節(jié)，以確保測(cè)量精度磁性法渦流法用途：適用于非磁性金屬（磁性）基體上非導(dǎo)電（非磁性）涂層的厚度測(cè)量過程：制備涂層斷面試樣，用帶有測(cè)微目鏡的金相顯微鏡觀察特點(diǎn)：準(zhǔn)確度高，判別直觀金相顯微鏡法2.孔隙率試驗(yàn)孔隙率：表征涂層密實(shí)程度的度量。體積或密度相對(duì)變化率

防腐蝕角度，越小越好耐磨減摩涂層，一定的孔隙好測(cè)量方法：浮力法、直接稱量法、顯微鏡法等3.硬度試驗(yàn)

關(guān)系到涂層的耐磨性、強(qiáng)度及壽命等

宏觀硬度試驗(yàn)與顯微硬度試驗(yàn)宏觀硬度試驗(yàn)：布氏、洛氏和維氏硬度計(jì)，以涂層整體大范圍壓痕為測(cè)定對(duì)象→平均硬度顯微硬度試驗(yàn)：顯微硬度計(jì)，以涂層中相或微粒為測(cè)定對(duì)象→相或顆粒硬度注意：涂層中氣孔、氧化物夾雜等的影響圖3-5沿熔深方向合金層硬度分布曲線顯微硬度分析合金化區(qū)的硬度約為基體的2-3倍。

4.結(jié)合強(qiáng)度（附著力）試驗(yàn)定義：涂層與基體結(jié)合力的大小，即單位表面積的涂層從基體或中間涂層上剝落下來所需要的力。結(jié)合力過小，壽命降低，過早失效，鼓包，脫落測(cè)量方法：定性檢測(cè)，柵格試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)、杯突試驗(yàn)定量檢測(cè)，抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)、剪切強(qiáng)度試驗(yàn)柵格試驗(yàn)適用：大面積長效防護(hù)噴鋅、鋁和塑料涂層工具：硬質(zhì)鋼針或刀片評(píng)價(jià)：以劃格后涂層是否起皮或剝落定性判斷結(jié)合力的大小原理：將涂層切斷至基體，使之形成一定尺寸的方形格子，涂層不應(yīng)產(chǎn)生剝離彎曲試驗(yàn)原理：矩形試樣三點(diǎn)彎曲或施壓形成一定撓度（0.1%）評(píng)價(jià)：涂層開裂、剝落情況來評(píng)價(jià)涂層產(chǎn)生裂紋的條數(shù)適用：陶瓷涂層結(jié)合強(qiáng)度的評(píng)價(jià)抗拉結(jié)合強(qiáng)度試驗(yàn)定義：涂層與基體結(jié)合面承受法線方向拉伸應(yīng)力的極限能力過程：試樣端面制備涂層，加粘合劑注意：軸線重合、充分粘合，

靜拉伸、5個(gè)試樣平均值涂層剪切強(qiáng)度試驗(yàn)定義：涂層與基體結(jié)合面承受切線方向剪切應(yīng)力的極限能力沖擊試驗(yàn)過程：用錘擊或落球?qū)υ嚇颖砻娴耐繉臃磸?fù)沖擊，涂層在沖擊力作用下局部變形、振動(dòng)、疲勞以至最終剝落評(píng)價(jià)：以錘擊（或落球）次數(shù)評(píng)價(jià)涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度錘擊試驗(yàn)：專用振動(dòng)器，扁平?jīng)_擊錘落球試驗(yàn)：5-50mm鋼球，一定高度、傾斜角熱震試驗(yàn)（加熱驟冷試驗(yàn)）過程：將試樣在一定溫度下進(jìn)行加熱，然后驟冷評(píng)價(jià)：涂層變形或剝落情況適用：涂層與基體熱膨脹系數(shù)相差較大的情況四、耐蝕性檢測(cè)目的：檢查涂層抵抗環(huán)境腐蝕的能力，考察其防護(hù)基體的壽命。大氣暴露（即戶內(nèi)外曝曬）試驗(yàn)

目的：評(píng)定涂層在大氣環(huán)境下的耐蝕性使用環(huán)境試驗(yàn)

目的：評(píng)定涂層在使用環(huán)境中的耐蝕性人工模擬和加速腐蝕試驗(yàn)

目的：評(píng)定涂層耐蝕的性能1.耐腐蝕性能的評(píng)定方法失重或增重法深度法腐蝕電流密度腐蝕形貌中性鹽霧（NSS）試驗(yàn)：8~3000h，PH6.5~7.5，5%NaCl水溶液，35.0±1.1℃或35.0±1.7℃乙酸鹽霧（AASS）試驗(yàn)：140~240h，5%NaCl，乙酸調(diào)整PH3.1~3.3，溫度同上銅加速鹽霧（CASS）試驗(yàn)：6~720h，3.8L5%NaCl水溶液加CuCl2·H2O，PH6.5~7.5，49.0±1.1℃或49.0±1.7℃2.鹽霧試驗(yàn)?zāi)康模涸u(píng)價(jià)涂層厚度的均勻性和孔隙率腐蝕膏：高嶺土中加入銅、鐵等腐蝕鹽類三價(jià)鐵使涂層引起應(yīng)力腐蝕銅鹽使涂層產(chǎn)生點(diǎn)蝕、裂紋和剝落、碎裂等氯化物的存在使涂層腐蝕加速3.腐蝕膏腐蝕試驗(yàn)用途：模擬工業(yè)城市的污染和雨水的腐蝕條件過程：涂覆→自然干燥→潮濕箱→清洗→評(píng)定特點(diǎn)：測(cè)試簡(jiǎn)便、試驗(yàn)周期短、重現(xiàn)性好4.SO2工業(yè)氣體腐蝕試驗(yàn)以一定濃度的SO2氣體，在一定溫度和一定相對(duì)濕度下對(duì)涂層做腐蝕試驗(yàn)全浸腐蝕試驗(yàn)試驗(yàn)條件：溶液組分及濃度、PH值、溫度、體積以及通風(fēng)情況6.濕熱試驗(yàn)利用人造潔凈的高溫高濕環(huán)境，對(duì)涂層進(jìn)行耐蝕性試驗(yàn)恒溫恒濕條件與交變溫濕條件5.浸泡腐蝕試驗(yàn)7.電化學(xué)測(cè)試M398電化學(xué)綜合測(cè)試系統(tǒng)組成：M283恒電位/恒電流儀、M1025頻率相應(yīng)儀、腐蝕電池、計(jì)算機(jī)和打印系統(tǒng)●電化學(xué)極化研究●電化學(xué)阻抗研究五、耐磨性檢測(cè)1.磨料磨損試驗(yàn)：橡膠輪磨料磨損試驗(yàn)序號(hào)試驗(yàn)條件材料或參數(shù)1橡膠輪材料氯丁橡膠2磨料50-70目石英砂3輪緣速度140m/min4摩擦行程1000轉(zhuǎn)，550-660m5載荷壓力130N6試樣尺寸50×75×10mm3銷盤式磨料磨損試驗(yàn)砂紙或砂布裝在圓盤上，作為試驗(yàn)機(jī)的磨料試樣為銷釘式，壓在砂紙上用試樣失重評(píng)價(jià)涂層的耐磨性2.摩擦磨損試驗(yàn)試驗(yàn)原理環(huán)形或塊狀試樣與配副件組成摩擦副環(huán)對(duì)環(huán)、塊對(duì)環(huán)可干摩擦，也可用潤滑摩擦速度可自由選取評(píng)價(jià)：試樣失重、磨損形貌、磨屑分析耐磨試樣尺寸耐磨試驗(yàn)示意圖40Cr基體對(duì)偶件a激光熔覆DL55對(duì)偶件c對(duì)偶件激光相變硬化d激光熔覆Ni35b對(duì)偶件40Cr基體及激光處理后的磨損宏觀形貌3.沖蝕磨損試驗(yàn)試驗(yàn)原理試樣放入橡膠板上并固定在電磁盤上射吸式噴砂槍，噴砂角及距離固定剛玉砂，噴砂速度恒定時(shí)間1min用試樣失重評(píng)價(jià)涂層的耐磨性26138459111071－砂量調(diào)節(jié)桿2－砂斗3－進(jìn)砂管4－電阻爐5－砂氣混合室6－排氣管7－試樣8－載氣預(yù)熱管9、11－熱電偶10－噴管GW/CS－MS裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

高溫沖蝕磨損試驗(yàn)TheendThanksforattention!考試（開卷）時(shí)間：4月13日（星期五）

10:00~12:00地點(diǎn)：？帶手寫筆記及相關(guān)的書考試題型:一、填空題（每空0.5分，約20分）二、判斷題（每題1分，約10分）三、名詞解釋（每題2分，約12分）四、簡(jiǎn)答題（每題