冷喷涂制备CuZn35涂层结构及耐摩擦磨损性能

目的采用高压冷喷涂技术制备低氧化、致密、耐摩擦磨损的CuZn35涂层,并探究加速气体温度对CuZn35涂层性能的影响。方法利用高压冷喷涂技术在铝板上沉积CuZn35涂层,探究加速气体温度对冷喷涂CuZn35涂层微观结构及耐摩擦磨损性能的影响。在载荷为2 N时,在旋转式摩擦磨损试验仪上进行试验,对比铸态CuZn35材料的耐磨性能,评估在压力为5 MPa,加速气体温度为400、600、800℃条件下冷喷涂制备的CuZn35涂层的耐磨性能。通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、三维轮廓仪(3D Profiler)对涂层的微观结构和磨损表面形貌进行分析。结果当冷喷涂加速气体温度从400℃升至800℃时,CuZn35涂层内部颗粒的变形量不断增大,颗粒之间形成了较好的结合,孔隙率从2.67%降至0.5%以下,硬度从200HV0.3升至242HV0.3,涂层磨损率从3.67 mm^(3)/(N·mm)降至1.80 mm^(3)/(N·mm)。在温度为800℃条件下制备的CuZn35涂层表现出最优的耐摩擦磨损性能,在磨损过程中涂层材料未发生明显的块状脱落现象,仅其表面有轻微磨痕,涂层的磨损率较低,与铸态CuZn35材料相近。结论高压冷喷涂技术可获得与铸态CuZn35材料耐磨性能相近的CuZn35涂层。随着冷喷涂加速气体温度的升高,CuZn35涂层的孔隙、微裂纹等缺陷显著减少,涂层颗粒间的结合性增强,涂层的硬度逐渐增大。在摩擦磨损实验中,涂层的耐磨性能随着制备过程中加速气体温度的升高显著增强。