粉末包埋法制备NbC涂层在不同钢基体上的生长动力学和摩擦性能

采用粉末包埋法,以铁铌粉、氯化铵和氧化铝为主要原料,在不同温度(1123~1273 K)、不同处理时长(1~4 h)下分别研究了NbC涂层在40Cr和45钢上的生长动力学过程及摩擦磨损性能。结果表明:涂层结构致密且与基体界面结合良好,主要由NbC相组成。在40Cr和45钢基体上,涂层厚度分别为1.703±0.285~8.457±0.240和1.987±0.355~9.247±0.275μm。生长动力学研究表明,涂层生长受扩散过程控制,厚度与时间呈抛物线变化关系;在40Cr和45钢基体上,NbC相生长过程的活化能分别为113.80和102.76 kJ/mol。在1273 K下保温4 h,NbC涂层的硬度可达21560 MPa以上,为钢基体硬度的5.49~8.06倍。以GCr15钢球作为对磨材料,测得40Cr/NbC和45钢/NbC材料的平均摩擦系数分别为0.393和0.342,而基体的平均摩擦系数为NbC涂层的1.3~1.6倍。NbC涂层的体积磨损率约为钢基体的34.9%~37.5%,表明NbC涂层具有优异的耐磨减磨性能,其摩擦磨损机理主要是磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损。