超音速等離子噴涂陶瓷涂層的工藝優(yōu)化及耐磨性能研究.pdf

1、Cr2O3和Al2O3基陶瓷涂層具有高溫穩(wěn)定性、高硬度、優(yōu)異的耐磨、耐蝕和耐熱以及低摩擦系數(shù)等特性，是應(yīng)用廣泛的耐磨、耐蝕涂層。在現(xiàn)實工況中，磨損是引發(fā)并導(dǎo)致涂層失效的主要原因之一。因此，優(yōu)化Cr2O3涂層和Al2O3-3％TiO2(AT3)涂層的制備工藝，得到耐磨性能優(yōu)異的涂層具有重要意義。本文采用從烏克蘭引進(jìn)的超音速等離子噴涂(SAPS)設(shè)備制備Cr2O3涂層和Al2O3-3％TiO2涂層，采用輪式磨粒磨耗試驗，結(jié)合掃描電鏡(SEM

2、)、X射線衍射儀(XRD)、電子能譜(EDS)等手段，對Cr2O3涂層和Al2O3-3％TiO2涂層的顯微結(jié)構(gòu)、摩擦磨損性能、涂層磨損前后的表面形貌進(jìn)行了分析和研究。
　　同時，與普通大氣等離子噴涂(APS)制備的Cr2O3涂層和Al2O3-3％TiO2涂層的顯微形貌進(jìn)行比較及分析。試驗結(jié)果如下:
　　超音速等離子設(shè)備功率高、能在短時間內(nèi)將粒子熔融達(dá)到很高的溫度，導(dǎo)致涂層面層存在一定的非晶化。粉末和涂層表面的XRD物相存在一

3、定的差異:主要表現(xiàn)為衍射峰寬化，衍射強(qiáng)度降低;
　　SAPS工藝參數(shù)對Cr2O3涂層硬度影響的大小依次為:空氣壓力＞噴涂電流＞噴涂距離。優(yōu)化的工藝參數(shù):噴涂電流為270 A，空氣壓力為0.40 MPa，噴涂距離為200mm，該噴涂參數(shù)下得到的涂層致密、均勻、孔隙小，其顯微硬度為2067HV0.3;
　　空氣壓力和電流對Cr2O3涂層的微觀結(jié)構(gòu)具有很大的影響，電流過大，Cr2O3涂層疏松易出現(xiàn)微裂紋;電流過小，易造成粉末團(tuán)聚，

4、得到不均勻的涂層;
　　SAPS工藝參數(shù)對AT3涂層硬度和耐磨性能影響的大小依次均為:噴涂電流＞噴涂距離＞空氣壓力。優(yōu)化的硬度工藝參數(shù):噴涂電流為330 A，空氣壓力為0.35 MPa，噴涂距離為170mm，該噴涂參數(shù)下得到的涂層致密、均勻、孔隙小，其顯微硬度為1238 HV0.3;
　　相比APS，SAPS噴涂的Cr2O3涂層和AT3涂層具有結(jié)構(gòu)成分均勻、孔隙率小、少且短的微裂紋、熔融狀態(tài)和結(jié)合情況都很好的微觀結(jié)構(gòu)。具有更