液压阀芯表面制备Cr/CrN复合涂层及其可靠性研究

目前液压阀芯基本上采用电镀Cr技术,以满足阀芯耐磨和抗腐蚀性能要求,但电镀阀芯易出现毛刺等缺陷影响使用,并对人体健康和环境有着极大危害。因此需要一种更耐磨、环境友好型技术来取代传统电镀铬工艺。利用电弧离子镀膜技术在阀芯表面制备Cr/CrN复合涂层,通过对涂层组织、机械性能测试及台架试验结果表明,Cr/CrN复合涂层与Cr电镀层相比,具有更大的硬度和更好的结合力,摩擦系数降低了29%,经过100万次换向试验后,其中立位内泄漏量仅增大4.95%,证明电弧离子镀Cr/CrN复合涂层能够取代电镀铬技术,有效提高液压阀的可靠性与使用寿命。

SUS321不锈钢表面Cr/CrN涂层的制备与抗氧化及耐腐蚀研究

采用磁控溅射技术,在SUS321不锈钢表面制备Cr/Cr N涂层,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及分析天平等分别表征样品高温氧化及酸性盐雾腐蚀实验后的微结构及增重。结果表明,当磁控溅射气体分压比为P_(Ar)/P_(N_(2))=3∶1的涂层样品抗氧化性能及耐腐蚀性能最佳。在此基础上通过循环沉积制备了多层Cr/CrN涂层,6周期涂层样品在600℃氧化200 h后的单位面积增重为3.599 g/m^(2),表面氧化膜致密,没有出现剥落现象;6周期的涂层样品在酸性盐雾环境中能够保持480 h表面无变化,在放置500 h后边缘部位才开始出现轻微锈迹。固定磁控溅射气体分压比为P_(Ar)/P_(N_(2))=3∶1时,制备的6周期Cr/CrN多层膜涂层具有最佳的抗氧化及耐酸性盐雾腐蚀性能。

冷热复合处理对CrN涂层结构及力学性能的影响

为了改善CrN涂层的塑性变形能力,通过增强阴极弧磁控溅射技术在316L不锈钢上制备了CrN涂层。利用管式炉和液氮对CrN涂层分别进行冷处理、热处理以及冷热复合处理。通过X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)以及纳米压痕仪表征涂层在后处理前后的微观结构、形貌特征、残余应力及力学性能。结果表明:经过后处理的CrN涂层硬度均有小幅度降低,但其塑性变形能力均提高。其中,先热后冷复合处理几乎保持CrN涂层硬度不变(仅降低0.7%),同时提高了其塑性变形能力(提高3.1%),增强了其韧性。

金属复合CrN涂层的磨损性能及应用研究

为取代M2高速钢,降低空调压缩机叶片生产成本,在GCr15基体上分别沉积CrMoN和CrAlTiN涂层,采用XRD分析涂层的相组成,在MM-200试验机上对其进行摩擦磨损实验,用三维超景深显微镜测量其磨痕面积;并用SEM观察磨损后的磨痕形貌。结果表明:制备的CrAlTiN和CrMoN涂层都能在一定程度上提高基体GCr15的耐磨性能,其中CrMoN涂层是以单一的CrN面心立方结构存在,Mo起到置换固溶强化的作用,因此耐磨效果更明显;通过合理控制涂层厚度和提高膜基结合力,GCr15+CrMoN涂层很有希望能取代传统的空调压缩机叶片材料M2高速钢。

高速电弧喷涂FeAlCrNi/Cr_3C_2复合涂层的腐蚀性能研究

采用涂盐热腐蚀法研究了高速电弧喷涂(HVAS)FeA lCrN i/Cr3C2复合涂层的腐蚀特性,并用SEM、TEM、X射线衍射等手段分析了涂层的组织与性能、腐蚀表面和截面的形貌与成分。结果表明,复合涂层具有典型的层状结构和较高的力学性能;随着热腐蚀时间的增加,涂层的腐蚀速率呈现抛物线变化;随着热腐蚀温度升高,涂层的腐蚀增重增加较缓慢;腐蚀后涂层表面生成了氧化物和硫化物,其腐蚀机理为内氧化。

HiPIMS制备Cr/CrCN多层涂层的结构及耐腐蚀性能研究

PVD方法沉积的Cr涂层因耐腐蚀性能较差而难以大规模应用,利用复合多层膜层结构设计能打断贯穿性柱状晶生长,减小孔隙率,提高PVD沉积Cr涂层的耐蚀性。采用高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)耦合同步脉冲偏压技术,在316L不锈钢基体表面沉积Cr/CrCN多层涂层。利用SEM、XRD、EDS和Raman表征了涂层的形貌、组成与组织结构,采用电化学测试、酸性盐雾测试研究了4种不同甲烷流量下(5,15,25,35 sccm)制备的Cr/CrCN多层涂层的耐腐蚀性能。结果表明:引入CrCN中间层有效打断了柱状晶的贯穿性生长,涂层表现出致密平整的表面形貌;4种Cr/CrCN多层涂层均对基体具有较好的保护作用,涂层改性样品相比基体的腐蚀电流密度下降;酸性盐雾腐蚀48 h后,通入甲烷流量为25 sccm的多层涂层表面未出现明显的孔蚀现象,表现出最优异的耐腐蚀性能。HiPIMS制备Cr/CrCN多层涂层能够有效提高316L不锈钢的耐腐蚀性能,可为PVD镀Cr涂层的耐蚀性能优化设计和工业化应用提供参考。

直管磁过滤弧离子镀Cr+CrN复合涂层提高304不锈钢耐磨损特性研究

采用直管磁过滤弧离子镀在304不锈钢表面沉积Cr+CrN复合涂层,分别运用XRD、光学显微镜、显微硬度计、摩擦磨损仪测试分析了其组成结构及表面机械性能。结果表明:直管磁过滤弧离子镀Cr+CrN复合涂层呈现出致密、均匀的表面形貌,且具有高硬度、低摩擦系数等优异的表面机械性能,显著提高了304不锈钢表面的耐摩擦磨损特性。

高速电弧喷涂FeAlCrNi/Cr_3C_2复合涂层的摩擦学特性

使用T11以及THT07-135型高温磨损试验机对高速电弧喷涂(HVAS)FeAlCrNi/Cr3C2复合涂层进行了滑动摩擦磨损特性的研究,并用SEM,TEM,X-ray等手段观察分析了磨痕的形貌和成分、涂层截面的组织和相结构。结果表明:FeAlCrNi/Cr3C2复合涂层具有典型的层状结构且有较高的结合强度和硬度;在常温和高温下,涂层的摩擦系数在开始阶段存在“跑合”现象;随着温度的升高,涂层的摩擦系数降低,耐磨损性能提高;剥层磨损是FeAlCrNi/Cr3C2复合涂层的主要磨损形式;Cr3C2增强相的加入,大大提高了涂层的耐磨损性能。

直管磁过滤弧离子镀CrN涂层改善304不锈钢表面性能研究

采用直管磁过滤弧离子镀在304不锈钢表面沉积CrN单一涂层和Cr/CrN复合涂层,分别运用X射线衍射仪、光学显微镜、显微硬度计、摩擦磨损仪测试分析了其组成结构及复合涂层的表面机械性能。结果表明:直管磁过滤弧离子镀Cr/CrN复合涂层呈现出致密、均匀的表面形貌,且具有高硬度、低摩擦系数等优异的表面机械性能,显著提高了304不锈钢表面的耐摩擦磨损特性。

40Cr钢表面渗氮及制备CrN涂层在重载低速下的摩擦学性能

目的提高40Cr齿轮在重载低速下的摩擦学性能。方法采用离子渗氮和电弧离子蒸发镀(AED)技术在40Cr钢基体上制备了渗氮层和Cr N涂层。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪和往复式摩擦磨损试验机,研究了经两种表面处理后40Cr钢的物相组成、形貌和摩擦学性能。结果渗氮样品表面化合物层厚度约10μm,硬度约为558HV。Cr N涂层表面厚度约为4μm,涂层硬度约为1341HV。在60 N载荷的条件下,渗氮处理后40Cr钢的磨损率为104.17×10-6 mm3/(N·m),其磨损机理主要为轻微的粘着磨损和磨粒磨损;制备Cr N涂层后40Cr钢的磨损率为17.36×10-6 mm3/(N·m),其磨损机理主要为轻微的磨粒磨损。结论在20~60 N法向载荷下,制备Cr N涂层后,40Cr钢均表现出最优异的耐磨减摩性能。

层厚比对磁控溅射Cr/CrN多层涂层组织和性能的影响

在超高真空磁控溅射仪上,制备了一系列具有相同调制周期不同层厚比的Cr/CrN涂层。用X射线衍射仪分析了涂层的相组成,通过扫描电镜观察了涂层形貌,采用显微硬度计测试了涂层硬度,在划痕仪上确定涂层和基体间的结合力,并利用磨损仪测量涂层的摩擦磨损性能。结果表明:调制周期为400nm时,当层厚比由2.0减小到0.2,Cr/CrN多层涂层始终由Cr和CrN两相组成,涂层择优取向为CrN(200),且涂层变得愈加致密,硬度从1550HV增大到2300HV,磨损率从2.4×10-8 mm3·N-1·m-1减小为0.6×10-8 mm3·N-1·m-1,涂层和基体结合性能优良。

高速电弧喷涂Fe-Al/Cr_3C_2复合涂层的冲蚀特性

使用GW/CS MS高温冲蚀试验机对高速电弧喷涂 (HVAS)Fe Al/Cr3C2 复合涂层的冲蚀性能进行了研究 ,并用SEM、TEM、X ray等手段观察分析了涂层的组织与结构、冲蚀表面和截面的形貌。结果表明 ,涂层具有典型的层状结构和较高的力学性能 ,涂层的耐冲蚀性能随温度的升高和冲蚀角度的增加而提高 ,涂层在常温时的冲蚀特性表现为脆性冲蚀 ,高于 4 5 0℃以后转变为塑性冲蚀。

超音速等离子喷涂NiCr-Cr_3C_2/Mo复合涂层的高温摩擦磨损性能

采用超音速等离子喷涂制备了NiCr-Cr3C2/Mo复合涂层,借助扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、高温摩擦磨损试验机等手段,研究了涂层的微观组织、显微硬度及涂层在25、300、500、750℃下的摩擦磨损性能。结果表明:制备的NiCr-Cr3C2/Mo复合涂层Mo相分布均匀,组织致密、硬度高;温度对涂层的摩擦因数影响显著,随温度的升高,摩擦因数呈先下降后上升再下降的趋势,750℃时因摩擦界面生成MoO3减摩相使摩擦因数最低;NiCr-Cr3C2/Mo复合涂层在高温下以氧化疲劳剥落为主要失效机制,涂层表面复合氧化膜的形成特点将直接影响涂层的摩擦磨损性能,MoO3的形成是显著提高涂层减摩效果的主要因素。

40Cr刀具表面激光熔覆WC/Co50复合涂层的微观组织及其磨损性能

通过6 k W横流CO2激光器在40Cr钢表面激光熔覆了不同成分配比的WC/Co50复合涂层。运用金相光学显微镜(OM),扫描电镜(SEM),能谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)等表征手段分析了涂层结合区形貌、显微组织和物相组成,测试了复合涂层的显微硬度和磨损性能。结果表明,外加的WC颗粒在高能激光束作用下大部分发生溶解,涂层主要由碳化物WC、W2C、(Cr,Fe)7C3和M6C及Fe-Cr固溶体等物相组成。涂层中组织结构比较复杂,出现了树枝状初晶、包状过共晶,枝晶间共晶和硬质相颗粒。WC/Co50熔覆涂层的最大显微硬度位于涂层次表面,其最大平均显微硬度为基材的1.93倍,且随着深度的增加逐渐降低。相同磨损条件下,复合涂层的磨损失重仅为基材的13.3%。

激光单道与多道熔覆Ni+Cr_3C_2复合涂层的组织及硬度

对激光单道与多道搭接熔覆Ni+Cr3C2 复合涂层的组织、硬度及其影响因素进行了研究。在6 0mm× 1 0mm× 1 0mm(多道熔覆 )和 6 0mm× 2 0mm× 1 0mm(单道熔覆 )两种 45钢基材试样上 ,采用同一激光处理工艺参数 (P =1 7kW ,Vs=5mm·s- 1 ,D =3mm)熔覆同一涂层材料 (Ni + 50 %Cr3C2 ) ,涂层的成分、组织随搭接工艺不同 ( 0和 0 5搭接率 )而发生变化 ,使单道与多道熔覆层的显微硬度分别为1 1 0 0～ 1 2 0 0HV和 380～ 480HV。多道搭接熔覆产生的重稀释导致涂层中的硬质相数量明显少于单道熔覆层 ,是造成涂层硬度下降的主要影响因素。对激光熔池的凝固速率以及“二次加热”产生的熔道退火效应对涂层硬度的影响进行了分析。

高速电弧喷涂Fe-Al/Cr_3C_2复合涂层的组织与性能

采用Fe Al/Cr3C2 粉芯丝材和高速电弧喷涂技术 (HVAS)原位合成了铁铝金属间化合物涂层 ,并研究了涂层的显微组织与性能。结果表明 ,高速电弧喷涂Fe Al/Cr3C2 涂层中生成了多种物相 ,主要是Fe3Al和FeAl相 ,同时还包括Fe3C硬质点相及FeO·Al2 O3和Cr2 O3氧化物相等。涂层具有很高的热震结合强度及相对基体较高的显微硬度 ,密度和孔隙率较低。

高速电弧喷涂FeAlCr/Ni包Cr_3C_2复合涂层摩擦学特性

使用THT07 135高温磨损实验机对高速电弧喷涂FeAl,Fe Al/Cr3C2,FeAlCr/Ni包Cr3C2复合涂层进行了滑动摩擦特性的研究,并用SEM、TEM、XRD等手段观察分析了磨痕的形貌和成分、涂层截面的组织和相结构。结果表明:FeAlCr/Ni包Cr3C2复合涂层具有典型的层状结构和较高的结合强度和硬度;从室温到250℃,涂层的抗磨损性能下降;从250℃到550℃,涂层磨损性能变化不大;550℃以后,涂层的耐磨损性能重新增强;剥层磨损是FeAlCr/Ni包Cr3C2涂层高温磨损的主要机理;Cr3C2增强相的加入,大大提高了涂层的耐磨损性能;Ni的加入一定程度提高了涂层的结合强度和抗磨损性能。

工艺参数对高速电弧喷涂Al/1Cr13复合涂层组织结构的影响

用高速电弧喷涂制备Al/1Cr13复合涂层,采用3因素3水平正交试验法系统研究了电弧电流、电弧电压和喷涂距离对复合涂层的组织结构、孔隙率和氧含量的影响规律。采用扫描电镜对复合涂层的显微组织和孔隙率进行表征,采用氧氮含量分析仪测得涂层的氧含量。结果表明,在第9组喷涂参数即电弧电流为240A,电压为32V,喷涂距离为150mm的条件下制备的高速电弧喷涂Al/1Cr13复合涂层组织较致密,Al和1Cr13涂层的孔隙率最低分别为1.6%和2.2%。Al涂层氧含量显著低于1Cr13涂层,最低约为2%。

激光熔敷Cr_3Si/Cr_2Ni_3Si复合材料涂层组织与耐磨性研究

以 Cr- Si- Ni合金粉末为原料、利用激光熔敷技术在 A 3低碳钢表面上制得了以金属硅化物 Cr3Si为增强相 ,以 Cr2 Ni3Si复杂金属硅化物为基体的快速凝固 Cr3Si/ Cr2 Ni3Si复合材料冶金涂层 ,分析了该涂层的显微组织 ,并分别在干滑动磨损及二体磨料磨损条件下测试了该涂层的耐磨性能。研究结果表明 ,由于激光熔敷 Cr3Si/Cr2 Ni3Si快速凝固复合材料涂层组织细小、均匀 ,在滑动磨损过程中不易与对偶件粘着、在磨料磨损过程中具有很高的抗切削抗剥落能力 。