超音速電弧噴涂耐磨抗蝕鐵基涂層的制備和性能研究.pdf

1、本文采用超音速電弧噴涂技術(shù),通過(guò)選用302A絲材、高鉻絲材和碳化鉻絲材三種鐵基包芯絲材,在20鋼基體表面制備了302A、高鉻和碳化鉻三種鐵基涂層。通過(guò)掃描電鏡(SEM)對(duì)三種涂層的原始表面形貌,拋光后表面形貌以及截面形貌進(jìn)行表征,并利用掃描電鏡附帶的能譜儀(EDX)對(duì)涂層中成分及成分分布進(jìn)行檢測(cè)。利用X射線衍射儀對(duì)涂層的組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行了測(cè)試。同時(shí)利用顯微硬度計(jì),摩擦磨損試驗(yàn)機(jī),電化學(xué)工作站,箱式電阻爐等儀器設(shè)備對(duì)三種涂層的硬度,耐磨損性能

2、,耐電化學(xué)腐蝕性能,耐高溫氧化性能和耐熱震性能進(jìn)行了測(cè)試,并且對(duì)三種涂層的耐磨性能,耐蝕性能,抗氧化性能進(jìn)行了比較分析以及機(jī)理討論。
　　對(duì)涂層SEM圖片觀察發(fā)現(xiàn)三種涂層的組織結(jié)構(gòu)均勻致密,涂層呈現(xiàn)明顯的層片狀結(jié)構(gòu)分布,涂層中大部分粒子的變形充分,通過(guò)撞擊形成扁平狀結(jié)構(gòu)然后互相熔融形成層狀機(jī)構(gòu),只有少部分粒子未充分變形,涂層無(wú)明顯缺陷存在,雖然在涂層截面可以觀察到孔隙的存在,但測(cè)試表明涂層的孔隙率均不高于8％,孔隙大部分分布在層片

3、狀結(jié)構(gòu)的交替處或是未變形粒子的周圍。
　　對(duì)涂層截面上多點(diǎn)顯微硬度值的計(jì)算結(jié)果表明,302A涂層具有最高的硬度,平均硬度值約為基體平均硬度值硬度值的5倍,碳化鉻涂層平均硬度約為基體平均硬度值的4倍,高鉻涂層評(píng)價(jià)硬度為基體的兩倍左右。
　　涂層在潤(rùn)滑條件下環(huán)塊磨損試驗(yàn)10小時(shí)之后摩擦磨損試驗(yàn)結(jié)果表明,302A涂層的耐磨性能最佳,失重為基體失重的10～19%;碳化鉻涂層次之,失重為基體失重的14～20%;高鉻涂層的耐磨性最差,相

4、當(dāng)于基體失重值的28～33%,但三種涂層與基體相比,均有明顯提高。三種涂層磨損機(jī)理均以磨粒磨損為主,其中302A涂層以微觀切削磨粒磨損和疲勞塑性斷裂為主,高鉻涂層以嚴(yán)重犁溝磨粒磨損為主,伴隨少量粘著磨損,碳化鉻涂層以微觀切削磨粒磨損為主。
　　三種涂層在模擬海水環(huán)境中極化曲線測(cè)試結(jié)果為302A涂層的耐電化學(xué)腐蝕性能與基體接近,高鉻涂層的耐電化學(xué)腐蝕性能最優(yōu),碳化鉻涂層的耐電化學(xué)腐蝕性能也優(yōu)于基體。高鉻涂層中較高的鉻含量提高了高鉻涂

5、層的自腐蝕電位,由基體的-0.65V提高到-0.58V,而碳化鉻涂層中鉻和碳化鉻以及鎳元素的存在,也在一定程度上提高了碳化鉻涂層的自腐蝕電位,使得碳化鉻涂層的自腐蝕電位由基體的-0.65V提高到-0.61V,302A涂層與基體擁有相接近的自腐蝕電位。
　　研究了三種涂層在600℃保溫120小時(shí)的氧化特性。試驗(yàn)結(jié)果表明三種涂層均有效的提高了基體的耐高溫氧化性能,其中302A涂層和碳化鉻涂層的耐高溫氧化性能比高鉻涂層的耐高溫氧化性能更