等离子喷涂对铜基表面Ni60涂层性能的影响

InternalCombustionEngine&Parts·123·等离子喷涂对铜基表面Ni60涂层性能的影响齐蕴思（渤海船舶职业学院，葫芦岛125105）摘要院通过等离子与超音速等离子两种喷涂方法，分别进行Ni60合金粉末的涂层试验，发现涂层表面性质与涂层的性能上有很大差异，等离子喷涂使铜基体表面Ni60涂层得到强化，硬度更高；耐磨性能更好，可以将此技术广泛应用于工程实践中。关键词院等离子喷涂；铜基；Ni60；超音速等离子喷涂0引言热喷涂是一个由熔化、半熔化或者固态颗粒沉积在某种基体上沉积的过程。粉末颗粒受到高速气流吹到表面经撞击会产生塑性变形，形成覆盖层的表面处理工艺，因此，喷涂技术指的就是产生这种颗粒“流”的各种方法[1]，只有颗粒在撞击基体的时候可以进行塑性变形，才有可能制备出涂层，这种情况仅仅发生于颗粒是熔化的或者是未熔状态但具有足够快的速度。在热喷涂技术不断发展的过程中，涂层的结合是重要的研究课题。本文通过试验探讨等离子喷涂对铜基表面Ni60涂层性能的影响。1试验基本情况试验以铜（110mm伊110mm伊10mm）作为基体材料，表面进行喷涂处理。将Ni60粉末在喷涂电流为650A、喷涂电压为35V、喷涂距离为90mm、送粉量10g/min的条件下，采用等离子喷涂的方法喷到基材表面获得合金层。在喷涂前，用丙酮清洗铜板试样表面的油污和汗渍，采用的喷砂材料为16#棕刚玉，使用AMS908P喷砂机进行粗化处理，直至试样表面无反光后停止喷砂，然后用清洁刷清理铜板表面，并用酒精清洗，电热风吹干，对试样进[2]行预热。参照铜板结晶器加工技术中涂层厚度大于700滋m的要求，制备涂层的厚度为1耀2mm。喷涂后，将试样分别切割成三个15mm伊15mm的矩形块用于组织结构分析和硬度试验。硬度试验设备与参数如下：试验设备：HXD-1000型显微硬度计。试验参数：载荷：100g，时间：15s。磨损试验设备与参数如下：试验设备：SKODA-SAVIN型快速磨损试验机；试验参数：载荷：5kg；转速：675r/min；转数：3000转；磨轮为硬质合金材质，尺寸为：直径：30mm；厚度：2.5mm。2实验结果与分析2.1涂层的硬度测试与分析硬度是金属材料的性能指标之一[3]。一般情况下，随着硬度值的提高，其耐磨性也会明显转好。为了更准确地了解超音速等离子喷涂后涂层的性能，对涂层进行了显微硬度测试，结果如图1，为了更好地反映涂层的性能，本试验从距离结合处50滋m的基体到涂层边缘每隔50滋m打一要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要作者简介院齐蕴思（1991-），女，辽宁葫芦岛人，助教，主要研究方向为船舶与海洋工程。点，载荷为100g，加载时间为15s。材料的硬度是反映材料塑变抗力的能力，塑性变形是通过原子晶格中的位错滑移运动而实现的。表1是等离子喷涂涂层显微硬度，平均值为1107.468，图2是超音速等离子喷涂涂层显微硬度低于1000，可以看出超音速等离子喷涂涂层硬度比等离子喷涂涂层差，耐磨性差。图1超音速等离子喷涂涂层显微硬度表1等离子喷涂涂层显微硬度第一列1190.28956.31050.231001.981358.69第二列1004.811026.071159.861523.671435.85第三列1323.211188.941286.941104.071051.35平均值1107.4682.2涂层的磨损性能耐磨性是材料的一种重要性能[4]。其反映的是材料抵抗磨损的能力。磨损对于结构而言，往往容易导致工作效率的降低，甚至报废，影响正常使用功能[5]。超音速等离子喷涂是提高材料或零件耐磨性的重要方法之一。因而对超音速等离子喷涂材料耐磨性的检验，对于研究金属材料的磨损规律、研究等离子喷涂工艺及其对提高零件耐磨性和使用寿命具有十分重要的意义。本试验分别对试样进行了快速磨损的测试，图2是等离子喷涂试样摩擦磨损后SEM形貌（40X），图3是等离子喷涂试样摩擦磨损后SEM形貌（200X），图4是超音速等离子喷涂试样摩擦磨损后·124·SEM后SEM形貌形貌（40X（200X），图）5。是超音速等离子喷涂试样摩擦磨损图2等离子喷涂磨损后表面渊40X冤图3等离子喷涂磨损后表面渊200X冤图4超音速等离子喷涂磨损后表面渊40X冤从图2可以看出等离子喷涂磨损后表面划痕比较清晰，涂层剥落区很明显，从图3也可以看出等离子喷涂磨损后表面有明显的划痕，并且孔隙、裂纹周边磨损比较明显；与图2相比，超音速等离子喷涂磨损表面划痕不是很清晰，而涂层剥落也不明显，与图5相比，超音速等离子喷涂磨损后的表面并不像图3有明显的划痕，而且孔隙、裂纹周边磨损不太明显。表2是等离子喷涂快速磨损数据，表3是超音速等离子喷涂快速磨损数据。内燃机与配件图5超音速等离子喷涂磨损后表面渊200X冤表2等离子喷涂快速磨损数据试验次数磨损宽度L磨损体积V（mm3/1000）第一次第二次8578.7770第三次8648657.5487.383平均值7.903表3超音速等离子喷涂快速磨损数据平均值试样磨痕宽度LV（磨损体积mm3/1000）V（1000mm）3/AB8858568584.5647.372C8658738748768678737.3838.9636.1466.0028.5895.7237.0576.1466.8146.005从表中数据可以看出，实际磨损体积数值与通过图片得出的结论相符合。3结论等离子喷涂使铜基体表面Ni60涂层得到强化，硬度更高；耐磨性能更好，可以将此技术广泛应用于工程实践中。参考文献金工业出版社，[1]王雅贞，院张岩，刘术国.新编连铸钢工艺及设备[M].北京：究现状和发展趋势[2]武超群，1999周克崧，：44.冶[J].材料导报网刊，邓畅光，等.连铸结晶器表面强化层的研2006，3（5）：铬-碳化铬涂层的研究[3]陈健，刘雪飘，梁欢37-39.[J]..结晶器铬锆铜板表面等离子喷涂镍损性能[4]霍树斌，材料导报，2010，24（11）：525-528.[J]援焊接学报，王志平，2007王佳杰，，28等援CoCrMoSi涂层冷热疲劳和磨层抗冷热疲劳性能研究[5]霍树斌，孙剑飞，王志平，（5）[J]援焊接，等：73.2005援板坯连铸结晶器（12）：44.Co基合金涂