喷砂表面三维粗糙度参数对涂层结合强度的影响

目的揭示喷砂预处理表面三维粗糙度参数对热喷涂层结合强度的影响规律。方法以喷砂距离和喷砂速度为影响因子,对45#钢试样进行喷砂处理,采用三维光学显微镜测得各工艺参数下喷砂表面的三维形貌及三维粗糙度参数,并利用"粘接-拉伸"测试方法测得涂层的结合强度。利用回归分析方法,建立涂层结合强度与三维粗糙度参数间回归数学模型,并进一步分析三维粗糙度参数的影响机制。结果喷砂预处理表面随机分布着许多不规则形状的凸峰和凹坑,方向各异,没有固定的取向,其整体表面粗糙度S_a平均为4.84μm,涂层结合强度平均为32.8 MPa。涂层结合强度与三维粗糙度参数间存在着非线性相关关系,且S_a、S_(dr)、S_(dq)、S_q对涂层结合强度的影响较为显著。S_a和S_(dr)越大,有利于增大涂层与基体的接触面积;S_(dq)较大时,所形成的凹坑及凸峰较为尖锐,有利于为涂层机械结合提供更多的锚固点;结合界面的S_q较大时,其表面形貌以较深的凹坑为主,导致凹坑深处易形成残留气孔缺陷,降低涂层与基体间的润湿效果及结合性能。结论 S_a、S_(dr)、S_(dq)、S_q为涂层结合强度的主要影响因素,且存在非线性回归关系,各三维粗糙度参数对涂层结合强度的影响机制及趋势与回归数学模型一致。     

H13钢表面铁基、钴基熔覆层的组织与冲击韧性

为促进激光熔覆技术在热作模具钢常见缺陷修复上的应用,采用铁基、钴基粉末对热作模具常用材料H13钢常见缺陷进行激光熔覆修复,借助金相显微镜、扫描电镜、显微硬度计和摆锤冲击试验机,对比分析了基材及2种熔覆试样的组织形貌、显微硬度和冲击韧性。结果表明:铁基熔覆层由白色网状树枝晶、黑色晶间碳化物、回火马氏体、残余奥氏体组成;钴基熔覆层由Co-Cr固溶体枝晶和共晶组织组成;铁基熔覆层、钴基熔覆层和基体的显微硬度分别为576,605,490 HV10 N,冲击功分别为4.73,4.31,5.36 J,且熔覆层中碳元素含量较高时,其冲击韧性下降,而合金元素的存在有利于改善熔覆层的冲击韧性;铁基、钴基熔覆层为解理断裂和局部准解理断裂的脆性断裂机制,基体主要表现为韧性断裂机制,与冲击功测试结果相一致。     

超音速火焰喷涂Cr3C2-NiCr涂层在NaOH 溶液中的腐蚀及冲蚀腐蚀磨损性能

目的 分析超音速火焰喷涂制备的Cr3C2-NiCr涂层在碱性环境中的腐蚀及冲蚀腐蚀磨损性能,揭示涂层腐蚀及冲蚀腐蚀磨损失效机制。方法 利用超音速火焰喷涂技术在45#钢表面制备Cr3C2-NiCr金属陶瓷涂层,采用光学显微镜、显微硬度仪、碱性环境腐蚀性能试验台、电化学分析仪、冲蚀腐蚀磨损试验机、电子天平、扫描电子显微镜,分别对组织结构、显微硬度、碱性环境下耐蚀性能、耐冲蚀腐蚀磨损性能、冲蚀腐蚀磨损损失质量及表面形貌进行测试。结果 Cr3C2-NiCr涂层呈典型层状结构,内部随机分布着孔隙及氧化物,涂层孔隙率及显微硬度平均值分别为1.3%和817HV0.1。在pH=11的NaOH溶液中,涂层的电化学腐蚀电位为-0.38 V,腐蚀反应生成的氧化物可有效阻止腐蚀继续进行,长期浸泡过程中,腐蚀介质通过裂纹或穿透性孔隙渗入涂层内部直至基体表面,并发生腐蚀反应,形成的腐蚀产物逐渐累积并排出至涂层表面,最终形成体积较大且呈团絮状的腐蚀产物。在碱性腐蚀环境下,腐蚀介质加剧冲蚀磨损中的材料消耗。相同条件下,涂层腐蚀冲蚀磨损损失质量明显小于基体材料,涂层的冲蚀腐蚀磨损失效机制主要有腐蚀产物脱落、硬质颗粒剥落、粘结相磨耗、缺陷处因疲劳裂纹整体脱落。结论 在碱性环境中,Cr3C2-NiCr涂层具有较强的耐腐蚀性能,腐蚀介质能加快涂层冲蚀磨损进程,磨损后表面为非光滑表面,使涂层具有较优的抗冲蚀磨损性能,故Cr3C2-NiCr涂层可显著改善基体表面的综合使用性能。