[发明专利]一种高温冲蚀磨损测试装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温冲蚀磨损测试装置及方法，利用砂粒冲蚀和高温氧化共同作用的原理来测量涂层耐高温冲蚀磨损的性能，属于材料磨损、腐蚀和防护技术领域。

背景技术

材料的磨蚀与防护始终是人们重点研究的领域。在冶金、电力、矿山、建材和化工等工业领域，由于材料的磨损和腐蚀，特别是高温冲蚀磨损每年都会造成巨额的浪费和损失，甚至会造成设备的毁坏和人员的伤亡。因此，提高材料的耐高温冲蚀性能就成为人们极为关注和急需要解决的问题。

提高材料耐高温冲蚀磨损的方法很多，其中采用热喷涂技术在零件或工件表面制备一层耐冲蚀的涂层是目前采用最多、最经济和最有效的方法之一。热喷涂涂层耐冲蚀性能的好与坏，直接影响到零件或工件的使用寿命。涂层耐冲蚀性能的提高和新型热喷涂涂层的研发，都需要有更好的、更实用的测试手段和方法。

目前，国内外见诸于报道的高温冲蚀磨损方法虽有多种，但都有其局限性。对于热喷涂涂层的高温冲蚀性能的测试而言，目前应用较多的是GW/CS-MS型高温冲蚀试验方法。这种高温冲蚀试验方法是用压缩空气将砂粒带进电阻炉中，利用砂粒对待测的试样表面进行冲击，通过测量试件被冲蚀后的失重来评价涂层耐冲蚀性能的一种方法。但这种方法存在以下不足：1)砂粒的流量和流速的稳定性难以精确控制；2)试验环境灰尘量大，对人体危害较大；3)采用电阻炉加热，试样温度升高缓慢，试验周期长；3)一次试验仅能测试一个试样，试验效率较低。

因此，研究和开发更适合热喷涂涂层实际应用工况的，且更准确、更科学测量和评价涂层性能的新型高温冲蚀磨损测试装置和方法很必要。

发明内容

本发明的目的是为了解决热喷涂涂层(及其它材料)在高温条件下耐冲蚀磨损性能的测试和评价问题，为测试和评价热喷涂涂层的高温耐冲蚀性能提供新型试验装置和方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。本装置包括冲蚀箱体、设置在冲蚀箱体上方的用于传送砂粒的送砂器、以及设置在冲蚀箱体内的漏斗、分砂盘、甩砂盘、电机、支架和用于对试样进行加热的电极。其中：漏斗的上端穿过冲蚀箱体的箱体盖与送砂器上的落砂槽位置对应，下端对准分砂盘。分砂盘和甩砂盘连为一体并通过联轴器与电机相连，电极通过底座与支架相连，支架的个数大于等于2，并沿冲蚀箱体的圆周方向均匀分布。

砂粒5采用高硬度、颗粒均匀、耐高温的棕刚玉砂粒或碳化硅砂粒。

利用上述装置进行测试，测试方法步骤如下：

1)在金属基体的一个面上进行喷涂，制备成覆有涂层的所要求的试样；

2)测量试样的质量m₀并计算试样未喷涂面的总表面积S₀；

3)首先将箱体盖取下，把试样安装在电极上，安装完毕再次检查每个试样均卡紧无松动现象，然后将箱体盖盖好；

4)将送砂器平放在冲蚀箱体上方的箱体盖上，并将落砂槽的端口对准漏斗，再将一定量的砂粒倒入送砂器上方的储砂器中，将送砂器的输送砂粒量调至预设值；

5)将电极与加热电源相连，开启加热电源，将试样加热到预设的温度；开启电机，并调其转速至预设值，然后开启送砂器进行冲蚀磨损，开始计时；

6)当到达测试所设定的时间，先关闭送砂器停止送砂，再关闭加热电源停止加热，然后将电机的转速慢慢降至最低，关闭电机电源；

7)待试样冷却后，将试样取出，将其表面的杂质清洗干净并吹干后称重，计算试样冲蚀磨损后的质量m₁；

8)选一与步骤1)中相同材料相同尺寸的金属基体，测量其质量M₀并计算其总表面积S，然后将其加热至步骤5)中所预设的温度进行氧化，氧化至步骤7)中所设定的时间后，测定氧化后的质量M₁；

测试结果的计算

9)测量试样冲蚀磨损和氧化试验前后的质量和表面积，计算涂层的质量差，来评价涂层的耐高温冲蚀磨损性能。计算公式如下：