2Cr13-45鋼和QAl9-4-Cu電弧離子鍍研究.pdf

1、使用20世紀80年代自制的電弧離子鍍裝置，進行了2Cr13/45鋼及QAl9-4/Cu、試樣溫度＜600℃的兩種同基合金低溫電弧離子鍍研究。試驗結果表明：①兩種鍍層都有厚約2～3μm的過渡層，從而使鍍層-基材呈類冶金結合。延長施鍍時間，在沉積層增厚的同時，過渡層也有所增厚。②沉積層化學成分與靶材基本相同。與異質合金沉積的重大區(qū)別在于沉積層相當于外延增厚的滲金屬層(2Cr13/45鋼離子鍍沉積層相當于45鋼表面滲Cr；QAl9-4/Cu離

2、子鍍沉積層相當于純銅的Al、Fe共滲層)。③由于離子鍍可在低于基材相變點的溫度下進行，基材組織和性能在施鍍過程中基本不變，鍍后不需要進行后續(xù)熱處理，工件畸變量小。加之鍍層較厚，即使磨削，也不會使改性層失效，從而消除了離子滲金屬難以克服的弱點。④沉積速率與工藝參數及鍍材熔點有關。沉積速率隨弧電流的增大線性提高并隨試樣與靶面距離的縮短而提高。QAl9-4/Cu電弧離子鍍沉積速率高達1.58μm/min。⑤考慮到滲金屬層必然存在的成分梯度，有

3、效改性層僅是滲層的一部分，而同基合金離子鍍層基本上全部為有效改性層。⑥沉積層晶粒細小并且其成分可通過調整靶材成分控制，甚至可以實現滲金屬難于進行的超飽和滲(如QAl9-4/Cu沉積層)。這種工藝方法可望對多種金屬材料實施與滲金屬等效的表面改性，使等離子體表面改性技術應用范圍明顯拓寬。 實驗結果表明，在本文試驗條件下：①無論是2Cr13/45鋼還是QAl9-4/Cu，低溫電弧離子鍍鍍層與基材結合強度都很高。這是由于，過渡層的存在使

4、鍍層與基材形成類冶金結合。②QAl9-4/Cu鍍層組織由含鋁的α相及銅-鋁、鐵-鋁化合物以及氧化鋁構成，鋁的固溶強化和金屬化合物的彌散強化使鍍層硬度高達220HV0.05，用于電觸頭及其他易磨損件，可望使其服役壽命顯著提高；而2Cr13/45鋼鍍層硬度約為450HV0.025，遜于電鍍鉻層，如用于易磨損件，還需進行表面淬火。③2Cr13/45鋼鍍層主要由α相構成，因而其抗腐蝕性能與化學鍍鉻層相當。因此，2Cr13/45鋼同基合金電弧離子