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表面熔覆涂层技术是用于提高部件及构件表面耐蚀耐磨性能的主要技术之一。随着诸如大型模具、重载自卸车车身、船用甲板、压力容器等大型构件用材对耐蚀耐磨性要求日益提高,而激光熔覆、电子束包覆、热喷涂等常用表面熔覆涂层技术在制备大面积厚涂层方面存在若干局限性。因此,发展新型高效大面积厚熔覆涂层技术,实现单道次涂覆面积大,厚度在较大范围内可控以及与基体结合牢固等效果,将具有十分广泛的应用前景。本文将金属热还原制备合金过程引入到喷射沉积涂层制备中,发展出一种基于铝热反应/喷射沉积的合金及其原位氧化物增强的熔覆涂层技术。采用此技术制备了高碳钢和高碳合金钢两种涂层,采用光学显微镜(OM)、带能谱(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对涂层的相结构和微观组织进行了研究;采用拉力机测试了涂层的结合强度;采用显微维氏硬度计测试了涂层的硬度;采用SFT-2M球盘式摩擦磨损试验机测试涂层的抗干磨损性能,采用CHI660C型电化学工作站测试涂层在溶度为3.5%的NaCl溶液中抗腐蚀性能;以探讨喷射熔覆工艺参数(喷射距离、雾化气压和基体预热温度)对基体和高碳钢涂层微观组织和性能的影响。本文还探索了 Cr元素和Ni元素对高碳合金钢涂层的组织结构转变和性能的影响。研究表明:采用铝热反应与喷射沉积相结合的喷射熔覆涂层技术制备大面积厚涂层在工业应用方面是可行的,涂层与基体达到良好的冶金结合。涂层为典型的快速凝固组织,晶粒尺寸为5-20μm,主要形成了层间距极细珠光体(索氏体)组织,涂层硬度达410HV。涂层与基体的结合强度为300-400MPa,界面断裂机制有解理断裂和准解理断。通过多次实验,最终获得了较好的工艺参数:喷射距离为150mm、雾化气压为0.3-0.4MPa、基体的预热温度为650-700℃、液流直径为5mm、雾化角度为5°。在添加了 Cr元素和Ni元素后涂层的微观组织由珠光体组织转变为上贝氏体组织,并随着Cr元素和Ni元素含量的增加,涂层微观组织逐渐转变为奥氏体组织,同时,在涂层中发现了少量的微米级和亚微米级A12O3颗粒。通过添加Cr元素和Ni元素涂层的硬度分别达到413HV(5%Cr-5%Ni)、450HV(10%Cr-10%Ni)和475HV(10%Cr-20%Ni),在3.5%的NaCl溶液中的腐蚀电流分别达到2.926×10-6 A/cm2(5%Cr-5%Ni)、1.425×1 0’6 A/cm2(10%Cr-10%Ni)和1.377×10-6 A/cm2(10%Cr-20%Ni),磨损速率分别为 1.87×10-7mm3/mN(5%Cr+5%Ni)、1.74×10-7 mm3/mN(10%Cr+10%Ni)和 1.86×10-7 mm3/mN(10%Cr+20%Ni),与基体和高碳钢涂层相比较都有较大程度的提高,表明喷射熔敷高碳合金钢涂层对构件及部件具有较好的防护作用。