等離子噴涂法制備Al2O3-Ag-Cu-Ti復(fù)合涂層工藝研究.pdf

1、將陶瓷與金屬的優(yōu)異性能相互結(jié)合一直是國(guó)內(nèi)外研究的重點(diǎn),一般等離子噴涂法制備出的陶瓷涂層與金屬基體之間多為機(jī)械結(jié)合,陶瓷涂層的結(jié)合強(qiáng)度較低,在服役過(guò)程中容易局部或者整體脫落。本文通過(guò)在氧化鋁陶瓷粉末中添加一定量的Ag-Cu-Ti混合粉末,然后在GCr15鋼基體的表面進(jìn)行大氣等離子噴涂,并通過(guò)后續(xù)的加熱處理,成功實(shí)現(xiàn)了涂層與基體之間的冶金結(jié)合,制備出具有高結(jié)合強(qiáng)度的Al2O3/Ag-Cu-Ti復(fù)合涂層。
　　本實(shí)驗(yàn)中按照Ag-26Cu

2、-3Ti合金的成分來(lái)配制用于噴涂實(shí)驗(yàn)中的Ag-Cu-Ti混合粉末。為了降低涂層中金屬元素的氧化程度,在噴涂過(guò)程中采用Ar形成的惰性氣體氛圍進(jìn)行保護(hù)。等離子噴涂實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在噴涂電壓30V、電流280～340A、質(zhì)量比Al2O3:(Ag-Cu-Ti)=5:1時(shí)所制備出的Al2O3/Ag-Cu-Ti復(fù)合涂層質(zhì)量最好。噴涂得到的Al2O3/Ag-Cu-Ti復(fù)合涂層為典型的層狀結(jié)構(gòu),主要相為Ag、Cu以及α-Al2O3。Al2O3/Ag-Cu

3、-Ti復(fù)合涂層因?yàn)楸砻娲罅看嬖诘难趸X陶瓷顆粒以及 Ag、Cu軟金屬所具備的潤(rùn)滑和減磨作用而具有優(yōu)異的耐磨損性能。
　　噴涂后得到的Al2O3/Ag-Cu-Ti復(fù)合涂層的結(jié)合強(qiáng)度不高,為此對(duì)復(fù)合涂層進(jìn)行再次加熱處理,加熱過(guò)程分別在真空和大氣兩個(gè)不同的環(huán)境下進(jìn)行。在真空下,當(dāng)加熱溫度超過(guò)800℃時(shí),復(fù)合涂層中形成了典型的Ag-Cu共晶組織以及Ag基、Cu基固溶體,復(fù)合涂層中的層狀組織結(jié)構(gòu)消失,組織變得致密及均勻化。加熱后的復(fù)合涂層中

4、Al2O3陶瓷顆粒仍以α相為主,部分Al2O3陶瓷發(fā)生了擴(kuò)散失氧,少量Al元素?cái)U(kuò)散到陶瓷顆粒周?chē)耐繉又?。?dāng)加熱溫度超過(guò)850℃后,復(fù)合涂層與基體之間形成了以TiC相為主的界面反應(yīng)物層,隨著加熱溫度的上升,界面反應(yīng)物層厚度增加,但超過(guò)1000℃后界面反應(yīng)物層的厚度變化不大。在大氣環(huán)境下加熱,由于涂層中金屬元素的氧化,形成了疏松多孔的氧化物層。
　　沖擊實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在真空下加熱溫度900℃、保溫10min的工藝參數(shù)處理后的復(fù)合涂層