液壓油缸活塞桿表面等離子噴涂鉬-氧化鋁-氧化鈦涂層的研究.pdf

1、本課題針對(duì)液壓油缸活塞桿常用的40Cr鋼，采用等離子噴涂技術(shù)在40Cr鋼表面制備了A12O3-TiO2單獨(dú)涂層及Mo/A12O3-TiO2復(fù)合涂層。首先，以結(jié)合強(qiáng)度為指標(biāo)，采用正交實(shí)驗(yàn)法，對(duì)影響等離子噴涂涂層質(zhì)量的四個(gè)主要工藝參數(shù)（噴涂功率、噴涂距離、主氣流量、送粉率）進(jìn)行優(yōu)化，并對(duì)復(fù)合涂層結(jié)合強(qiáng)度做了統(tǒng)計(jì)分析。同時(shí)，利用SEM、EDS、XRD等試驗(yàn)手段，觀察分析了基體和涂層的組織結(jié)構(gòu)以及元素分布。然后，對(duì)優(yōu)化工藝下的復(fù)合涂層進(jìn)行一系列

2、的性能試驗(yàn)，主要包括：熱震試驗(yàn)、硬度和摩擦磨損試驗(yàn)、腐蝕試驗(yàn)等。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：
　　對(duì)于A12O3-TiO2單獨(dú)涂層在本課題設(shè)定的參數(shù)范圍內(nèi)，送粉率和噴涂距離對(duì)其結(jié)合強(qiáng)度影響程度較大，而主氣流量和噴涂功率則影響較小。工藝優(yōu)化后，結(jié)合強(qiáng)度達(dá)到39.58MPa，涂層和基體界面處是整個(gè)涂層的薄弱部位；對(duì)于Mo/A12O3-TiO2復(fù)合涂層，在本課題設(shè)定的參數(shù)范圍內(nèi)，噴涂距離對(duì)結(jié)合強(qiáng)度影響程度較大，主氣流量、送粉率、噴涂功率影

3、響程度則相對(duì)較小。工藝優(yōu)化后，結(jié)合強(qiáng)度達(dá)到29.68 MPa，但低于單獨(dú)涂層和基體間的結(jié)合強(qiáng)度，復(fù)合涂層中陶瓷涂層與Mo打底層的界面處是整個(gè)涂層中最薄弱的環(huán)節(jié)。復(fù)合涂層的結(jié)合強(qiáng)度符合Weibull分布和正態(tài)分布的規(guī)律。
　　熱震破壞一般開(kāi)始于邊角處的涂層薄弱環(huán)節(jié)。熱震破壞過(guò)程主要分啟裂、裂紋擴(kuò)展、涂層脫落三個(gè)階段。涂層熱震破壞主要由熱應(yīng)力引起，一個(gè)是由于加熱、冷卻過(guò)程中由內(nèi)外溫差引起的瞬時(shí)熱應(yīng)力，另一個(gè)是由于膨脹系數(shù)差異產(chǎn)生的界面

4、熱失配應(yīng)力，兩者共同作用導(dǎo)致涂層破壞脫落。Mo/A12O3-TiO2復(fù)合涂層抗熱震性能好于A12O3-TiO2單獨(dú)涂層。
　　采用優(yōu)化后的工藝參數(shù)制備的A12O3-TiO2單獨(dú)涂層、Mo打底層、Mo/A12O3-TiO2復(fù)合涂層的質(zhì)量均有明顯的提高，涂層組織致密、孔隙率降低、各界面結(jié)合緊密、結(jié)合強(qiáng)度增高。Mo噴涂前后的物相都是單一的Mo相，A12O3-TiO2噴涂粉末以 Al2O3和TiO2物相為主，噴涂后的涂層則以Al2O3及A

5、l2TiO5物相為主。
　　在本試驗(yàn)參數(shù)范圍內(nèi)，Mo/A12O3-TiO2復(fù)合涂層的平均摩擦系數(shù)基本隨著加載載荷、線速度的增加而增加。涂層磨損主要分初始、過(guò)渡、穩(wěn)定三個(gè)階段，但穩(wěn)定階段摩擦系數(shù)都在0.5~0.6之間。Mo/A12O3-TiO2復(fù)合涂層顯微硬度分布存在較大分散性，但是都服從威布爾分布和正態(tài)分布規(guī)律。
　　在40Cr基體上等離子噴涂Mo/A12O3-TiO2涂層的耐腐蝕性與40Cr基體相比，有顯著的提高。對(duì)涂層進(jìn)