激光熔覆-离子渗硫复合改性层的减摩耐磨性能

根据抽油泵柱塞对耐磨耐蚀及自润滑性能的迫切需求，采用激光熔覆-离子渗硫复合工艺对45钢表面进行强化，得到了复合固体润滑渗硫层。利用扫描电镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、电子探针显微分析（EPMA）、俄歇电子能谱（AES）和X射线衍射（XRD）等方法表征渗硫层表面的组织结构、形貌成分及物相组成，用摩擦磨损试验机研究渗硫层的减摩耐磨性能。结果表明：激光熔覆-离子渗硫工艺得到的复合层为硫化物层，厚度约为3～5μm，质软且疏松多孔，主要成分为FeS，而且与基底之间没有明显的过渡层，界线明显，结合紧密。该渗硫层是一种理想的摩擦表面，具有优异的减摩耐磨性能，离子渗硫技术为原位合成固体润滑剂FeS提供了一种新方法。

镍基合金激光熔覆-离子渗硫复合改性层组织性能

利用激光熔覆和离子渗硫技术在45钢表面制备复合改性层,采用SEM,EPMA,XRD等手段对比研究激光熔覆层和渗硫层的组织形貌、成分分布及相组成;并测试渗硫前后涂层的耐磨性和耐蚀性.结果表明,镍基合金涂层主要由γ-(Fe,Ni),Fe_(0.64)Ni_(0.36),M_(23)C_6,WC,M_7C_3和Fe_2B等物相组成,显微硬度达到740 HV0.2.渗硫后在激光熔覆层表面形成了以Fe S为主的渗硫层,表面疏松多孔,由微纳米级的尖岛状颗粒堆砌而成.与熔覆层相比,复合改性层的摩擦系数和磨损量都显著降低,减摩和耐磨效果明显.渗硫后镍基合金激光熔覆层自腐蚀电位下降,腐蚀电流密度增大,耐蚀性略微降低.

镍基激光熔覆层纳米化、低温离子渗硫后的摩擦学性能

为保证低温离子渗硫层的厚度与均匀性,用超声滚压技术将45钢表面激光熔覆镍基层纳米化,再低温离子渗硫。利用XPS和XRD技术分析了硫化物层的物相组成;在UMT-3型球盘式可控环境摩擦磨损试验机上研究了干摩擦和46号机械油润滑下熔覆层纳米化与否渗硫层的摩擦学性能,利用SOHIO型三维白光干涉表面形貌仪测量了磨痕三维形貌。结果表明:熔覆层纳米化后的渗硫层致密、均匀,表面S元素的质量分数由5%增加到13%左右,渗硫层中的硫化物以Fe S为主,Fe S2含量明显减少;干摩擦条件下熔覆层纳米化后渗硫层的摩擦系数由未纳米化的0.60降低到0.45,磨痕形貌窄而浅,摩擦学性能明显优于未纳米化的渗硫层。

激光熔覆-离子渗硫层干摩擦学性能

采用激光熔覆-离子渗硫复合新工艺在45钢表面制备减磨耐磨性能良好的自润滑涂层。采用扫描电子显微镜、原子力显微镜、白光共焦三维轮廓仪、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪分析涂层及磨损表面的形貌、成分及相组成。在球盘式摩擦磨损实验机上对比研究渗硫前后熔覆层在干摩擦条件下的摩擦磨损性能。结果表明,采用离子渗硫在高硬度镍基合金激光熔覆层表面生成了硫化物固体润滑膜层,渗硫层表面疏松多孔,与熔覆层结合紧密;经渗硫处理后激光熔覆层的耐磨减摩性能提高,对磨件的磨损也明显改善;磨损表面生成了由硫化物和氧化物组成的边界润滑膜。

复合处理技术在硫化物自润滑薄膜制备中的应用

渗硫层能有效降低零件的摩擦系数,提高零件的抗擦伤性能和耐磨性能,但是单纯的低温离子渗硫不能保证特定工况的生产要求,选用其它处理技术与低温离子渗硫相结合的复合处理方法可以制得表层软、亚表层硬的理想固体自润滑涂层。综述了离子多元复合渗法(S-N,S-C-N,S-O,S-Mo),两步法(喷丸和超音速纳米化处理与低温离子渗硫、预置薄膜涂层与低温离子渗硫、激光处理技术与低温离子渗硫),以及多种复合处理技术相结合法的特点和部分应用实例,着重介绍了每种复合处理技术的工艺。针对目前复合处理技术在固体自润滑薄膜制备中存在的问题,提出复合处理技术的发展方向。

镍基金属陶瓷激光熔覆层组织及摩擦磨损性能

采用5 k W横流CO2激光器在45钢基体上熔覆自制的镍基金属陶瓷涂层,对熔覆涂层的成型性、物相组成、组织形貌、显微硬度及摩擦磨损性能进行研究。结果表明:激光熔覆层成型良好,组织细密均匀,主要为Ni-Fe固溶体中分布Fe2B,WC,M7C3型及M23C6型碳化物。熔覆层靠近基材的组织为发达树枝晶,中上部为基体组织上分布着大量长条状及少量零散分布的菊花状物质,但上部晶粒分布的方向性减弱,晶粒更加细小致密。熔覆层搭接时,搭接界面存在着生长方向多与结合面相垂直的树枝晶组织过渡区。熔覆层的显微硬度约600 HV0.2,沿搭接方向没有明显波动,其摩擦系数、磨损失重及磨损程度较基体45钢明显降低,耐磨性显著提高。

不锈钢表面激光熔覆Co基合金涂层工艺研究

在410不锈钢阀座密封表面激光熔覆Co基合金涂层,进行金相分析、硬度测试、扫描电镜观察,分析不同Co基粉末在不同的工艺参数下的成形性和组织、性能,以及后续热处理对激光熔覆层的影响,并对得到的改性层进行摩擦学性能测试。结果表明,Co-1和Co-2为主体粉末制得到的熔覆材料具有良好的成形性,随着扫描速度增大,熔覆层宽度减小,硬度增大,裂纹敏感性增大;热处理对熔覆层硬度影响不大,但能够明显降低HAZ的硬度。优化工艺为激光功率3.5kW,扫描速度100~150mm/min,利用Co-1和Co-2为主体粉末制得的熔覆材料进行激光熔覆,然后进行高温回火,可在不锈钢表面获得成型性和耐磨性优异的熔覆涂层。