第10章表面檢測與-石油大學

表面工程第十章表面檢測與分析

表面工程CH.1緒論CH.2表面科學基礎CH.3表面熱處理與化學熱處理CH.4電鍍及化學鍍CH.5熱噴涂技術CH.6化學轉化膜CH.7涂料及涂裝CH.8氣相沉積CH.9高能束表面改性CH.10表面檢測與分析第十章表面檢測與分析一、外觀檢測二、成分及組織結構分析三、物理及力學性能檢測四、耐蝕性檢測五、耐磨性檢測一、外觀檢測裸眼、放大鏡

涂層外觀檢測要求：1.涂層表面保持干凈；2.檢測要全面、細致；3.依據(jù)相關標準或技術要求。不平整、針孔、氧化、脫皮、飛濺、表面裂紋、剝落、麻點、鼓泡、疏松、斑點、毛刺、霧狀陰陽面、擦傷、水跡、絲流等

表面缺陷的種類及特點：1.涂層表面缺陷檢測測量方法：樣板對照法、針描法、光切法樣板對照法

比較法，定性測量，與標準樣板比較輪廓儀測量法

針描法，定量測量，有機械式、光電式及電動式等測量方法：目測法、樣板對照法、光度計法2.粗糙度檢測3.光澤度檢測二、成分及組織結構分析1.成分及相分析化學分析吸收（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構分析

宏觀形貌：體視顯微鏡、（數(shù)碼）照相機DL55粉末G314粉末G302粉末30-7030-1030-30Fe3030-8030-5030-20304L手段：光學顯微鏡、電子顯微鏡（SEM、TEM）目的：涂層微觀組織結構←→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）

顯微組織結構分析圖3-2合金化層的微觀組織形貌光學顯微組織分析

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)組織非常細小。

冶金結合，結合致密，無氣孔夾雜等缺陷

合金化區(qū)組織細小致密、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，顆粒尺寸為微米級或亞微米級，呈較規(guī)則的多邊形狀

晶粒中心的硬質點富含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TiC相和α-Fe相間存在如下位向關系：(001)TiC//()α-Fe三、物理及力學性能檢測1.厚度的測定局部厚度和平均厚度檢測非破壞性檢測（無損檢測）：磁性法、渦流法、重量法、機械量具法、X射線熒光測厚法破壞性檢測方法：金相顯微鏡法、點滴法、液流法、化學溶解法、電量法用途：適用于磁性金屬基休上非磁性涂層的厚度測量注意：標樣上系統(tǒng)調節(jié)，以確保測量精度磁性法渦流法用途：適用于非磁性金屬（磁性）基體上非導電（非磁性）涂層的厚度測量過程：制備涂層斷面試樣，用帶有測微目鏡的金相顯微鏡觀察特點：準確度高，判別直觀金相顯微鏡法2.孔隙率試驗孔隙率：表征涂層密實程度的度量。體積或密度相對變化率

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

關系到涂層的耐磨性、強度及壽命等

宏觀硬度試驗與顯微硬度試驗宏觀硬度試驗：布氏、洛氏和維氏硬度計，以涂層整體大范圍壓痕為測定對象→平均硬度顯微硬度試驗：顯微硬度計，以涂層中相或微粒為測定對象→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.結合強度（附著力）試驗定義：涂層與基體結合力的大小，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。結合力過小，壽命降低，過早失效，鼓包，脫落測量方法：定性檢測，柵格試驗、彎曲試驗、沖擊試驗、杯突試驗定量檢測，抗拉強度試驗、剪切強度試驗柵格試驗適用：大面積長效防護噴鋅、鋁和塑料涂層工具：硬質鋼針或刀片評價：以劃格后涂層是否起皮或剝落定性判斷結合力的大小原理：將涂層切斷至基體，使之形成一定尺寸的方形格子，涂層不應產生剝離彎曲試驗原理：矩形試樣三點彎曲或施壓形成一定撓度（0.1%）評價：涂層開裂、剝落情況來評價涂層產生裂紋的條數(shù)適用：陶瓷涂層結合強度的評價抗拉結合強度試驗定義：涂層與基體結合面承受法線方向拉伸應力的極限能力過程：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個試樣平均值涂層剪切強度試驗定義：涂層與基體結合面承受切線方向剪切應力的極限能力沖擊試驗過程：用錘擊或落球對試樣表面的涂層反復沖擊，涂層在沖擊力作用下局部變形、振動、疲勞以至最終剝落評價：以錘擊（或落球）次數(shù)評價涂層與基體結合強度錘擊試驗：專用振動器，扁平沖擊錘落球試驗：5-50mm鋼球，一定高度、傾斜角熱震試驗（加熱驟冷試驗）過程：將試樣在一定溫度下進行加熱，然后驟冷評價：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、耐蝕性檢測目的：檢查涂層抵抗環(huán)境腐蝕的能力，考察其防護基體的壽命。大氣暴露（即戶內外曝曬）試驗

目的：評定涂層在大氣環(huán)境下的耐蝕性使用環(huán)境試驗

目的：評定涂層在使用環(huán)境中的耐蝕性人工模擬和加速腐蝕試驗

目的：評定涂層耐蝕的性能1.耐腐蝕性能的評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：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：140~240h，5%NaCl，乙酸調整PH3.1~3.3，溫度同上銅加速鹽霧（CASS）試驗：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.鹽霧試驗目的：評價涂層厚度的均勻性和孔隙率腐蝕膏：高嶺土中加入銅、鐵等腐蝕鹽類三價鐵使涂層引起應力腐蝕銅鹽使涂層產生點蝕、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→評定特點：測試簡便、試驗周期短、重現(xiàn)性好4.SO2工業(yè)氣體腐蝕試驗以一定濃度的SO2氣體，在一定溫度和一定相對濕度下對涂層做腐蝕試驗全浸腐蝕試驗試驗條件：溶液組分及濃度、PH值、溫度、體積以及通風情況6.濕熱試驗利用人造潔凈的高溫高濕環(huán)境，對涂層進行耐蝕性試驗恒溫恒濕條件與交變溫濕條件5.浸泡腐蝕試驗7.電化學測試M398電化學綜合測試系統(tǒng)組成：M283恒電位/恒電流儀、M1025頻率相應儀、腐蝕電池、計算機和打印系統(tǒng)●電化學極化研究●電化學阻抗研究五、耐磨性檢測1.磨料磨損試驗：橡膠輪磨料磨損試驗序號試驗條件材料或參數(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，550-660m5載荷壓力130N6試樣尺寸50×75×10mm3銷盤式磨料磨損試驗砂紙或砂布裝在圓盤上，作為試驗機的磨料試樣為銷釘式，壓在砂紙上用試樣失重評價涂層的耐磨性2.摩擦磨損試驗試驗原理環(huán)形或塊狀試樣與配副件組成摩擦副環(huán)對環(huán)、塊對環(huán)可干摩擦，也可用潤滑摩擦速度可自由選取評價：試樣失重、磨損形貌、磨屑分析耐磨試樣尺寸耐磨試驗示意圖40Cr基體對偶件a激光熔覆DL55對偶件c對偶件激光相變硬化d激光熔覆Ni35b對偶件40Cr基體及激光處理后的磨損宏觀形貌3.沖蝕磨損試驗試驗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，噴砂速度恒定時間1min用試樣失重評價涂層的耐磨性26138459111071－砂量調節(jié)桿2－砂斗3－進砂管4－電阻爐5－砂氣混合室6－排氣管7－試樣8－載氣預熱管9、11－熱電偶10－噴管GW/CS－MS裝置結構簡圖

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

10:00~12:00地點：？帶手寫筆記及相關的書考試題型: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、簡答題（每題