真空熔覆Ni基复合涂层的制备及性能研究

目的 提高65Mn钢的耐磨性和耐酸碱腐蚀性能。方法 通过真空熔覆技术在65Mn钢表面制备了Ni基-碳化钨(WC)复合涂层,并加入稀土氧化铈(CeO_(2))改善其微观缺陷。采用扫描电子显微镜(SEM)结合能谱仪(EDS)观察涂层微观结构和元素分布,X射线衍射仪(XRD)测定涂层物相成分,维氏显微硬度计测试涂层硬度。采用带有干涉镜头的摩擦磨损试验机测定涂层的摩擦因数,并通过三维形貌图获取磨痕宽度、深度和体积磨损量,通过磨痕扫描形貌分析摩擦磨损机理。采用电化学工作站分别测试涂层在酸性和碱性腐蚀介质中的电化学性能。结果 涂层以(Ni,Cr,Fe)固溶体、WC及含W增强相的Cr_(4)Ni_(15)W和Ni_(17)W_(3)作为主要的强化相组成。涂层随硬质相WC含量的增加而出现孔洞、裂纹等缺陷,在CeO_(2)的改善作用下,质量分数为30%的WC硬质相涂层组织致密,无明显缺陷,平均显微硬度达900HV1~1 000HV1,是基体硬度的3~4倍;摩擦磨损性能较65Mn钢基体有明显提高,在不同试验条件下,其体积磨损率仅为65Mn钢基体的13.1%~17.4%,但摩擦因数略高于基体。磨痕分析表明,磨损机制主要以磨粒磨损为主,并伴随着选择性磨损和脱层磨损。电化学测试结果显示,涂层耐碱性腐蚀性能优于耐酸性,且均优于基体。结论 在以磨损为主、兼顾防腐的实际工况下,30%WC+2%CeO_(2)(质量分数)组合的Ni基复合涂层性能最佳,此时熔覆涂层组织致密、无明显缺陷、与基体结合良好,具有优异的耐磨、耐酸碱腐蚀性能。