电弧喷涂技术制备复合金属涂层新进展

电弧喷涂技术具有高效率、低能耗、操作简单等优点,是制备复合金属涂层最常用的手段。本文综述了国内外利用电弧喷涂技术制备锌铝涂层、铁基合金涂层、镍基合金涂层的最新研究进展。最后,展望了用电弧喷涂制备复合金属涂层的发展方向。

激光熔覆WC/316L复合涂层结构及磨损性能

为改善激光熔覆过程中WC增强金属基复合涂层分解与分布不均匀的问题,采用激光熔覆技术制备了50%WC含量的WC/316L复合涂层,分别采用扫描电子显微镜(SEM)、显微维氏硬度计、摩擦磨损试验机表征了熔敷层的组织形貌、硬度与摩擦磨损性能。结果显示,低热输入量可以防止WC颗粒下沉,提升熔覆层厚度方向上的WC颗粒分布均匀性;但WC的平面分布均匀性较差,同时低热输入导致WC颗粒结合较弱,易发生脱落;熔覆过程中,粉末中15%的WC发生分解。研究表明,通过降低激光热输入量,可以制备WC厚度方向较为均匀的复合涂层,提升熔覆层耐磨性,但是需要优化WC平面分布均匀性与WC颗粒结合性能。

热喷涂金属陶瓷复合涂层研究进展

从喷涂方法、粉末特性和工艺参数三个方面介绍了金属陶瓷复合涂层制备、组织结构及综合性能的最新研究进展。同时认为这三个方面综合控制着热喷涂过程中陶瓷相的分解、氧化以及复合粉末的沉积行为,并由此对复合涂层的组织结构、力学性能和摩擦磨损性能具有重要影响。在此基础上,选择合适的喷涂方法和复合粉末,优化喷涂工艺是获得优良性能的金属陶瓷复合涂层的关键。

反应等离子喷涂TiC/Fe-Ni金属陶瓷复合涂层的显微组织

采用前驱体碳化复合技术制备Ti-Fe-Ni-C系粉末,并通过反应等离子喷涂技术(RPS)原位合成并沉积了TiC/Fe-Ni基金属陶瓷复合涂层。利用XRD、SEM和EDS研究复合粉末和涂层的成分、组织结构,考察复合粉末的TiC含量及复合粉末粒度对涂层组织结构的影响。结果表明:采用前驱体碳化复合技术制备的反应喷涂复合粉末粒度均匀、无有害相生成;TiC/Fe-Ni复合涂层由不同含量TiC颗粒分布于晶粒内部而形成的晶内型复合强化片层叠加而成,基体主要为(Fe、Ni)固溶体,TiC颗粒呈纳米级;涂层TiC含量较高时,纳米级TiC颗粒弥散分布更均匀;喷涂粉末粒度较大时,片层厚度较大,孔隙率较高。

反应火焰喷涂Ti-Ni-C系陶瓷/金属复合涂层

以钛粉、镍粉和碳的前驱体(蔗糖)为原料通过前驱体碳化复合技术制备了Ti-N i-C系反应喷涂复合粉末,并通过普通氧乙炔火焰喷涂技术成功制备了以TiC为增强相的陶瓷/金属复合涂层。采用XRD和SEM对喷涂粉末和涂层的相组成和显微组织结构进行了分析。研究结果表明:采用前驱体碳化复合技术制备的Ti-N i-C系复合喷涂粉末有非常紧密的结构;可有效的解决反应喷涂过程中原料粉末分离的问题;喷涂所得到的陶瓷/金属复合涂层具有典型的热喷涂组织特征,其由原位合成的纳米级TiC颗粒分布于金属基体内部形成的复合强化片层组织和TiC和Ti2O3共生聚集片层交替叠加而成;涂层基体以N i和N i3Ti形式存在。

冷喷涂制备陶瓷及陶瓷金属复合涂层的研究进展

传统喷涂陶瓷粉末由于过高的喷涂温度,容易导致颗粒发生氧化、脱碳、相变、晶粒粗化等现象。冷喷涂较低的喷涂温度,避免了传统喷涂陶瓷颗粒所产生的缺陷,并且残余应力为压应力增加了涂层的耐疲劳性,使冷喷涂在制备陶瓷涂层方面独具一格。但陶瓷颗粒塑性变形能力差,导致纯陶瓷涂层颗粒之间结合强度过低、孔隙率较大,严重影响涂层质量。而通过加入金属粉末利用其较好的塑性来提高复合涂层的性能是解决以上问题的有效路径。重点阐述冷喷涂在制备陶瓷涂层以及陶瓷金属复合涂层方面的研究进展,包括粉末的制备、喷涂工艺参数、涂层的微观组织、结合机理、力学性能、电学性能和化学性能。

冷喷涂金属基复合涂层及材料研究进展

冷喷涂是近年来一种发展十分迅速的材料固态沉积技术,其具有喷涂温度低和颗粒沉积速度高的特点,在金属基复合涂层及材料制备方面展现出了良好的应用前景。在大量文献整理和分析的基础上,对冷喷涂金属基复合涂层及材料的最新研究进展进行了系统的介绍。首先归纳了机械混合法、球磨法、包覆法以及造粒法等复合粉末的制备方法及其优缺点,为复合粉末的制备和选择提供了参考;其次,分类介绍了采用冷喷涂制备的铝基、镍基、铜基、钴基以及其他金属基复合涂层及材料;再次,分析了退火、激光、搅拌摩擦焊和热机械等后续处理方法对冷喷涂金属基复合涂层及材料组织结构和性能的影响,并介绍了不同后续处理方法的优缺点;最后,总结了冷喷涂金属基复合涂层及材料的潜在应用领域和存在问题。

Al/Fe金属复合涂层冷喷沉积行为及结构特征

为研究Al/Fe复合粉末在冷喷涂沉积过程中的粒子碰撞变形行为、结合机理及涂层组织结构特征,以机械混合Fe、Al粉末为喷涂原料(w(Al)∶w(Fe)=85∶15),使用冷喷涂沉积Al/Fe金属复合涂层。用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及显微硬度仪等分析Al/Fe复合涂层的显微组织、相结构、硬度及Fe、Al粒子的变形形貌。结果表明:Al粒子在沉积过程中由于发生强烈塑形变形明显扁平化,并通过机械咬合形成致密的基体相,而硬度较高的Fe粒子则变形较少,基本保持初始形貌并弥散分布在Al基体之中;Al粒子内部靠近碰撞界面处的晶粒由于强烈变形被明显拉长,而远离碰撞界面的晶粒则保持近似球形;冷喷Al/Fe金属复合涂层的相结构与初始喷涂粉末完全相同,涂层组织致密,孔隙率约为1.2%,涂层的硬度显著高于初始粉末。

激光熔覆陶瓷增强金属基复合涂层技术的研究进展

讨论了激光熔覆外加陶瓷增强金属基复合涂层技术中外加陶瓷相与基体的界面问题及一般的解决方法,指出原位合成技术与激光熔覆技术结合可有效解决界面问题,从铁基、镍基等复合涂层的原位反应材料体系、反应机理分析、组织结构和性能的改善等几个方面,综述了激光熔覆原位自生陶瓷增强金属基复合涂层技术的研究进展,最后从微观反应机制和宏观实际应用2个角度提出了今后的研究方向:原位合成试验与热力学理论的互相补充与验证,及计算机数值模拟技术的应用。

陶瓷/金属复合耐磨涂层的微观结构与磨损性能分析

采用大气等离子喷涂技术在铸铁基体表面制备WC/NiCrAl和WC/NiCrBSi涂层试样,并从微观结构、显微硬度和磨损性能等方面测试涂层性能。结果显示,在磨损性能方面,以NiCrBSi为粘结金属的涂层优于以NiCrAl为粘结金属的涂层;WC含量高的涂层优于WC含量低的涂层。并探讨了涂层的磨损机理和磨损性能的变化规律,从而为耐磨涂层的设计提供指导。

金属陶瓷复合涂层技术

金属陶瓷复合涂层技术是优越的现代材料表面处理技术和材料复合技术。对各种金属陶瓷复合涂层技术的主要内容、发展概况和技术特点进行了综述 。

反应爆炸喷涂制备TiC/Fe-Ni金属陶瓷复合涂层

以钛铁粉、羰基镍粉和碳的前驱体(蔗糖)为原料,通过前驱体碳化复合技术制备Ti-Fe-Ni-C系反应热喷涂粉末,并通过爆炸喷涂技术原位合成并沉积TiC/Fe-Ni金属陶瓷复合涂层;利用XRD、SEM和EDS研究喷涂复合粉末和涂层的相组成、显微结构。结果表明:采用前驱体碳化复合技术制备的Ti-Fe-Ni-C反应喷涂复合粉末粒度均匀;所制备的TiC/Fe-Ni复合涂层由不同含量TiC颗粒分布于金属基体内部而形成的复合片层叠加而成,基体主要是(Fe,Ni)固溶体;TiC颗粒大致呈球形,粒度为纳米级;复合涂层的平均显微硬度HV0.2为18.9GPa。

TiB_2-TiB/Fe金属陶瓷复合涂层原位合成及显微分析

利用激光熔覆工艺在中碳钢表面制备出原位自生TiB2-TiB/Fe复相金属陶瓷复合涂层,以改善常规材料表面综合使用性能.采用XRD、SEM、EDS、EPMA等手段对复合涂层进行了研究.结果表明:复合涂层主要由(Fe,C)固溶体胞状树枝晶及分布于晶间的TiB2/Fe或TiB/Fe共晶组成,部分Fe2B相也会出现在晶间.涂层成分不同时,陶瓷增强相的含量将发生变化.涂层力学性能较基体有显著提高.

碳化钨颗粒增强金属基复合涂层制备工艺研究及发展现状

综述了近年来国内外常用的碳化钨颗粒增强金属基复合涂层制备工艺的研究现状,包括真空熔覆、激光熔覆以及热喷涂等,着重介绍了不同工艺的特点以及所制备涂层性能的差异,并对未来的发展方向进行了展望。分析表明:碳化钨颗粒增强金属基复合涂层可以提高工件表面的硬度,改善工件的耐磨和耐蚀性能;不同的制备工艺对最终产品的性能有较大的影响,采用真空熔覆法制备的涂层在涂层结合强度、均匀性等方面相比于激光熔覆、热喷涂等方法制备的具有较大优势;对传统工艺如激光熔覆、热喷涂等的升级与改造也是一个值得关注的方向。

等离子熔覆Cr_7C_3/γ-Fe金属陶瓷复合材料涂层的耐磨性

采用等离子熔覆技术,在调质C3钢表面制得以原位生成初生相Cr7C3为增强相的金属陶瓷复合材料涂层;利用SEM、XRD和EDS等分析了涂层的显微组织和相组成;测试了在室温干滑动磨擦及高温滑动磨擦条件下涂层的耐磨性,并讨论了其磨损机理。结果表明:涂层的相组成是Cr7C3增强相和-γFe固溶体与少量Cr7C3构成的共晶;涂层在室温和高温干滑动磨擦条件下均具有优良的耐磨性能。

金属-陶瓷复合涂层摩擦学特性的SEM和SEAM研究

在ＳＲＶ摩擦磨损试验机上进行常温干摩擦试验，比较了ＣｏＣｒＭｏＳｉ＋Ａｌ２Ｏ３ＺｒＯ２和ＣｏＣｒＭｏＳｉ＋Ｆｅ３Ｏ４两种大气等离子喷涂金属－陶瓷复合涂层以及Ｃ１Ｍｎ１Ｃｒ１碳钢涂层与３５＃中碳钢对磨的摩擦学特性；利用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）和扫描电声显微镜（ＳＥＡＭ）观察了磨损表面和亚表层的显微结构，分析了金属－陶瓷复合涂层的磨损机理．结果表明，粘着磨损占主导地位，同时存在微切削和微裂纹的扩展、连接．

激光熔覆碳化物/金属基复合涂层裂纹的产生与控制

介绍了控制激光熔覆碳化物/金属基复合涂层裂纹的产生的途径,通过优化激光工艺参数、优选工艺处理条件、合理设计熔覆层成分、改善基体状况来减少裂纹源,减少裂纹的产生。

熔铸法制备Al_2O_3/金属复合涂层微观组织的研究

采用Fe2O3+Cr2O3+Al和Ni O+Al双层预涂覆结构,利用自蔓延熔铸法在碳钢基体上制备Al2O3/金属复合涂层,研究涂层与基体结合界面处的微观形貌、结合状态、涂层组织以及元素的分布。结果表明:涂层由α-Al2O3、FeNi、Cr、Al Ni3、Fe-Cr组成;复合涂层与基体紧密结合,无明显的缝隙或者孔洞存在,在界面处存在明显的元素扩散;涂层中主要有等轴晶、柱状晶、树枝晶以及板条状组织,各元素在界面处分布较均匀,但在涂层中部,金属元素发生了偏聚;延长保温时间,金属元素的偏聚程度加剧。

车辆装备金属漆复合涂层破损腐蚀行为研究

针对车辆装备金属漆复合涂层在使用过程中不可避免受到局部破损的问题，采用人工破损试验的方法，利用电化学阻抗谱技术研究了涂层不同破损程度对其防护性能的影响，并提取了破损金属漆复合涂层失效程度评估指标。研究发现：当破损率K≤0．04‰时，涂层仍然具有良好的防护性能，当破损率K〉16‰时，涂层的防护性能基本丧失，当破损率K介于两者之间时，涂层还具有一定的防护性能；中频区18Hz处的相位角与0．1Hz处的阻抗模值存在良好的相关性。

反应等离子熔覆(Cr,Fe)_7C_3/γ-Fe金属陶瓷复合材料涂层的耐磨性

以Fe-Cr-C合金粉末为原料,采用反应等离子熔覆技术,在45#钢表面制得以原位生成初生相(Cr,Fe)7C3为增强相的新型陶瓷复合材料涂层.利用SEM,XRD,EDS和显微硬度计等分析了涂层的显微组织和硬度,分别在室温干滑动磨损及高温滑动磨损条件下测试了涂层的耐磨性,并讨论了其磨损机理.结果表明,涂层组织包括(Cr,Fe)7C3增强相和γ-Fe固溶体与少量(Cr,Fe)7C3构成的共晶,该涂层在室温干滑动磨损和高温滑动磨损条件下均具有优异的耐磨性.