硬质相类型对冷喷涂铝基涂层组织与耐磨性的影响

冷喷涂低温固态的材料沉积特性使该方法在热敏感材料高强铝合金的再制造修复方面具有天然优势,然而冷喷涂7系高强铝合金存在结合强度低、硬度和耐磨性能低于同成分基材的难题。对此,主要研究了不同特性硬质颗粒在喷涂粉末中的添加对冷喷涂7050Al合金修复层显微组织、结合强度与摩擦磨损性能的影响规律。以体积分数为30%的脆性Al2O3陶瓷颗粒和韧性的WC-17Co金属陶瓷颗粒为硬质相,在相同参数条件下分别沉积了纯7050Al涂层、7050Al/Al2O3复合涂层与7050Al/WC-17Co复合涂层。采用SEM表征了涂层的横截面组织;依照ASTM C633标准测试了不同硬质相添加对涂层结合强度的影响规律;采用球盘摩擦磨损试验研究了涂层的摩擦磨损行为。结果表明,沉积过程中,脆性的Al2O3颗粒由于不能协调变形,因此与7050Al结合较差且自身会发生碰撞破碎现象;韧性的WC-17Co硬质合金颗粒可以协调变形,因此与7050Al结合较好,且在涂层中含量较Al2O3更高。WC-17Co颗粒在涂层与基材界面处形成的榫卯结构可将7050Al涂层的结合强度由34.5提升到73.2 MPa以上,而Al2O3颗粒的添加对涂层结合强度的影响可以忽略。与7050Al基材相比,WC-17Co硬质合金颗粒的添加可使涂层耐摩擦磨损性能提高8倍以上,而Al2O3颗粒容易剥落的特点使得涂层耐磨性降低50%以上。