电极表面电火花沉积TiC涂层的实验研究

为防止电阻焊电极在使用中的磨损，延长其使用寿命，我们进行了在其表面采用电火花沉积TiC涂层的实验。本文详细介绍了该实验的原理、参数及结果，对实际生产具有一定的指导意义。     

CrNi3MoVA钢表面电火花沉积NiCrAlY涂层的高速摩擦磨损性能

采用电火花表面沉积技术,在CrNi3MoVA钢表面沉积NiCrAlY涂层。利用纳米压痕仪和摩擦磨损试验机分别测试了CrNi3MoVA钢和NiCrAlY涂层的硬度、弹性模量和摩擦系数,并用SEM和EDS研究了磨损前后的形貌和成分。结果表明电火花沉积NiCrAlY涂层包含β-NiAl和γ-Ni两相,涂层是由柱状晶组成的微晶涂层;NiCrAlY涂层的硬度较CrNi3MoVA钢提高了22%,而弹性模量较CrNi3MoVA钢降低了21%;当摩擦副为淬火G15钢球,加载量为10N,往复行程为10mm,往复速率为600r/min时,CrNi3MoVA钢平稳摩擦系数为0.65~0.75,而NiCrAlY涂层平稳摩擦系数为0.45~0.55,CrNi3MoVA钢表面沉积NiCrAlY涂层对其具有明显的减摩耐磨作用,涂层表面较高的硬度和高速摩擦中形成的粘附力强的薄氧化物层是其耐磨的主要原因;CrNi3MoVA钢的磨损机制主要为粘着磨损,而NiCrAlY涂层为微切削磨料磨损。     

AlCrNiFeTi高熵合金涂层的电火花沉积制备与摩擦磨损性能

采用真空电弧熔炼法制备直径为7 mm AlCrNiFeTi高熵合金(high-entropy alloy,HEA)作为电极,使用电火花沉积技术在304不锈钢表面成功制备了AlCrNiFeTi高熵合金涂层。通过XRD、OM、EDS、SEM、显微硬度计、摩擦磨损试验机对涂层的微观组织结构和摩擦磨损性能进行研究。结果表明,AlCrNiFeTi电极与涂层均以BCC1和BCC2简单固溶体为主,电极微观组织结构呈典型的树枝晶。涂层由沉积点堆叠铺展形成,表面均匀致密呈橘皮状、凸凹不平,为喷溅花样展开,涂层截面结构无宏观缺陷,厚度约为59.67μm。AlCrNiFeTi涂层最大显微硬度为587.3HV_0.2,比基材的硬度提高了约2.45倍。随着载荷的增大,涂层的磨损机制由氧化磨损和轻微磨粒磨损转变为磨粒磨损和黏着磨损。当摩擦载荷为5 N时,磨损率为1.213×10^-3 mm³/(N·m),摩擦因数仅为0.446,涂层的磨损率较基材的磨损率减小了约28.3%。     

电火花沉积Ni-Cr合金涂层的组织及性能

利用电火花沉积技术,采用自制电极在P20钢基材表面沉积Ni-Cr合金涂层,研究了沉积层的组织特征、显微硬度分布及耐磨、耐蚀性能。结果表明:通过优化沉积工艺参数可以获得厚度高达430μm的沉积层。电火花沉积层与基体的结合界面属于非均匀混合互熔结晶型界面,沉积层与基体呈现良好的冶金结合;涂层中下部组织为细小的枝晶组织,而上部组织为纳米晶结构。沉积层的硬度呈梯度分布,涂层外层硬度值最高。涂层的耐磨、耐蚀性能比基体有较大提高,涂层上部超细的纳米晶结构是其耐磨性能及耐蚀性能提高的主要因素。     

CrNi3MoVA钢表面电火花沉积NiCrAlY涂层的高速摩擦磨损性能

采用电火花表面沉积技术,在CrNi3MoVA钢表面沉积NiCrAIY涂层.利用纳米压痕仪和摩擦磨损试验机分别测试了CrNi3MoVA钢和NiCrAlY涂层的硬度、弹性模量和摩擦系数,并用SEM和EDS研究了磨损前后的形貌和成分.结果表明电火花沉积NiCrAlY涂层包含β-NiA1和γ-Ni两相,涂层是由柱状晶组成的微晶涂层;NiCrAlY涂层的硬度较CrNi3MoVA钢提高了22％,而弹性模量较CrNi3MoVA钢降低了21％;当摩擦副为淬火G15钢球,加载量为10 N,往复行程为10 mm,往复速率为600 r/min时,CrNi3MoVA钢平稳摩擦系数为0.65—0.75,而NiCrAIY涂层平稳摩擦系数为0.45～0.55,CrNi3MoVA钢表面沉积NiCrAlY涂层对其具有明显的减摩耐磨作用,涂层表面较高的硬度和高速摩擦中形成的粘附力强的薄氧化物层是其耐磨的主要原因;CrNi3MoVA钢的磨损机制主要为粘着磨损,而NiCrAlY涂层为微切削磨料磨损.     

CrNi3MoVA钢表面电火花沉积W-Ni-Fe-Co涂层的摩擦磨损性能

为进一步拓展火炮身管内膛强化手段,采用粉末冶金技术制备了W-Ni-Fe-Co合金,利用电火花表面沉积技术在CrNi3MoVA钢表面沉积了W-Ni-Fe-Co涂层,同时利用电镀技术在CrNi3MoVA钢表面制备了硬Cr涂层与之进行比较,用纳米压痕仪和摩擦磨损试验机研究了涂层的摩擦磨损性能,并利用XRD、SEM和EDS研究了沉积态和磨损后涂层的相结构、形貌及成分。结果表明电火花沉积W-Ni-Fe-Co涂层由α-W、γ-Fe和NiWO4组成,α-W在涂层中呈白亮带分布;W-Ni-Fe-Co涂层的硬度较电镀硬Cr涂层降低了18%,弹性模量较电镀硬Cr涂层提高了4%;W-Ni-Fe-Co涂层的磨损机制为轻微的粘着磨损,而电镀硬Cr涂层为严重的粘着磨损;CrNi3MoVA钢表面沉积W-Ni-Fe-Co涂层较电镀硬Cr涂层具有明显的减摩耐磨效果,随着摩擦速度的增加,W-Ni-Fe-Co涂层的摩擦系数降低,其原因是磨损表面氧化加剧,氧化物的自润滑作用加大。     

电火花沉积AlCoCrFeNi高熵合金涂层的高速摩擦磨损性能

通过与传统电镀硬Cr涂层比较,研究了电火花沉积AlCoCrFeNi涂层的高速摩擦磨损性能。采用纳米压痕仪和摩擦磨损试验机测试涂层的纳米力学性能和摩擦系数,采用SEM、TEM、EDS和XRD分析涂层的微观结构、成分及相组成。结果表明,AlCoCrFeNi涂层晶粒细小,组织致密无裂纹,由BCC和FCC两相构成; AlCoCrFeNi涂层的硬度较硬Cr涂层的硬度提高了约10%,弹性模量降低了约8%,并具有更高的H/E与H3/E2值;与淬火GCr15钢球对磨时,当加载载荷为10 N、往复行程为10 mm、往复速率为800 r/min,AlCoCrFeNi涂层在稳定摩擦阶段的摩擦系数仅为0.25～0.33,而硬Cr涂层为0.65～0.73,AlCoCrFeNi涂层的磨损率较硬Cr涂层的磨损率减小了约41%;硬Cr涂层的磨损机制主要为粘着磨损,失效方式为因脆性裂纹扩展而产生的剥落,而AlCoCrFeNi涂层的磨损机制主要为微切削的磨粒磨损和氧化磨损,摩擦磨损过程中形成的氧化物层提高了涂层的耐磨性能。综上,AlCoCrFeNi涂层较硬Cr涂层具有更好的高速摩擦磨损性能。     

激光重熔对电火花沉积Ni基涂层组织及耐磨性能的影响

采用激光重熔工艺对电火花沉积Ni基涂层进行重熔处理,以减少或消除电火花沉积Ni基涂层中的裂纹、孔隙和夹杂等缺陷.利用SEM、XRD和摩擦磨损试验机研究了Ni基涂层在重熔前后的组织结构及力学特性的变化.结果 表明:经过激光重熔处理后,电火花沉积Ni基涂层的组织由重熔前的枝晶组织细化为均匀分布的超细晶粒,重熔涂层上部出现纳...     

TC4钛合金电火花沉积反应合成Ti(CN)涂层

利用自制的电火花沉积充气密闭式保护装置和DZ-1400型电火花沉积机,以石墨为电极,以工业氮气为保护气和反应气,在TC4钛合金基体上制备Ti(CN)强化层.利用SEM分析了沉积层单沉积点表面形貌和组织结构,利用XRD测定了涂层物相组成,利用XPS分析了沉积层表面元素组成,利用SEM和AES分析了沉积层截面形貌、结合状态和元素组成.结果表明,沉积层是反应涂层,强化相由电极元素C、保护气体元素N和基体元素Ti反应生成,沉积层主要由TiC0.51N0.12相、Ti0.80V0.20相和C相组成,沉积层与基体结合致密,呈冶金结合.     

爆炸喷涂WC-Co/MoS_2-Ni多层复合自润滑涂层的摩擦学行为

采用爆炸喷涂技术研制WC-Co/MoS_2-Ni多层复合自润滑涂层,系统研究涂层的微观结构、元素分布、结合强度和摩擦磨损性能。结果表明:在高温爆炸喷涂过程中,少量MoS_2发生氧化分解,生成SO_2气体,残留在涂层内的SO_2气体可使局部形成微小孔洞。在摩擦测试中,WC-Co涂层在预磨阶段摩擦因数迅速上升,进入稳定阶段后,摩擦因数缓慢增加;而多层复合涂层的摩擦因数在经历预磨阶段迅速上升后,很快进入稳定阶段,直至表层WC-Co涂层被磨穿后,摩擦因数开始逐渐下降。添加自润滑涂层MoS_2-Ni后,WC-Co涂层的内聚结合强度略有下降,但减摩效果显著,摩擦因数下降了约40%,耐磨性能略有提升。     

TA15合金表面Ni-SiC复合镀层的摩擦磨损性能

采用共沉积法在TA15合金表面制备了Ni-SiC复合镀层, 分析了Ni-SiC复合镀层对基体合金硬度和磨擦磨损性能的影响, 并对其摩擦磨损机制进行了讨论。结果表明: 所制备的Ni-SiC复合镀层组织致密且与基体结合紧密, 硬度明显高于TA15合金基体。摩擦磨损实验结果表明, Ni-SiC复合镀层能为TA15合金提供良好的摩擦磨损抗力, 在相同的摩擦条件下, Ni-SiC复合镀层的磨损率明显低于TA15合金。TA15合金与GCr15球和Al₂O₃球对磨的磨损机制均主要为犁削磨损、粘着磨损, 同时伴随有氧化磨损和轻微的磨粒磨损; Ni-SiC复合镀层与GCr15磨球对磨的磨损机制主要为镀层组织的拔出及GCr15钢球在其表面上的涂抹, 与Al₂O₃磨球对磨时的磨损机制主要为疲劳磨损和削层磨损。     

镍基纳米陶瓷颗粒脉冲电刷镀复合层的形貌及磨损性能

为了探讨不同电源电刷镀层的形貌及耐磨性,用直流电源和不同电参数脉冲电源制备了镍基纳米陶瓷颗粒(Ni/n -SiO2)复合镀层,用Quanta 200型扫描电镜、T -11球盘摩擦磨损试验机对其表面形貌、磨损性能进行了分析比较.结果表明:脉冲电刷镀Ni/n -SiO2复合镀层比直流Ni/n -SiO2复合镀层表面更平整,镀层晶粒团更加细小、孔隙率更低、耐磨性更高.纳米颗粒的复合提高了复合镀层的强度,从而避免了快镍镀层磨损中柱状晶脆性断裂磨损方式,提高了复合镀层的耐磨性;脉冲电源通过改善镀层的致密程度,减小了粘着磨损中微凸体的接触应力,使脉冲刷镀层的耐磨性优于直流刷镀层.     

不同载气温度条件下低压冷喷涂Al-Al2O3复合涂层的沉积特性

目前,对低压冷喷涂Al-Al₂O₃复合涂层的研究主要集中在工艺和性能方面,对颗粒的沉积特性和机理的研究较少。为此,利用低压冷喷涂技术沉积Al-Al₂O₃复合涂层,研究了不同载气温度对复合涂层沉积特性的影响规律,采用扫描电镜(SEM)、三维轮廓仪对复合涂层的厚度、表面形貌、显微组织进行了分析。结果表明:不同载气温度(300,400,500,600℃)制备的Al-Al₂O₃复合涂层厚度依次为213.34,321.62,920.64,986.97μm,复合涂层厚度随载气温度升高而增加,尤其当冷喷涂载气温度由400℃变为500℃时,沉积层厚度增幅达186.25%;复合涂层表面最大高度差H_max和粗糙度R_a随载气温度升高呈增加趋势,载气温度为400℃时复合涂层表面质量最优,当载气温度由400℃变为500℃时H_max和R_a增幅最大,分别为72.68%和52.22%,随载气温度的升高复合涂层表面质量下降;复合涂层中形变Al颗粒的扁平率随载气温度升高呈下降趋势,复合涂层中Al颗粒由塑性变形量较大的扁平状(300℃)逐渐变为塑性变形量较小的椭球形(600℃),随载气温度升高Al-Al₂O₃涂层的沉积率突增和颗粒扁平率下降归因于Al颗粒的热软化效应。     

Ni60-Ni包MOS2-Ni包C复合自润滑涂层的结合强度及摩擦学性能

镍基合金涂层材料具有良好的耐磨性和耐蚀性.在其中加入适量复合固体润滑剂可有效改善合金的摩擦学性能,并保持一定的结合强度.以Ni60为基体粉末,Ni包MOS2和Ni包C(石墨)为复合自润滑粉末,以均匀设计方法设计喷涂粉末配比,采用超音速火焰喷涂技术制备涂层,测试了涂层的抗拉结合强度、摩擦系数和磨损失重,并对涂层的结合强度、摩擦系数和磨损失重进行了回归分析.结果显示:回归方程均具有较好的拟合性;Ni包MoS2与Ni包C具有协同效应,对Ni60涂层的性能具有显著的影响;当Ni包MoS2为33%(质量分数)、Ni包C为13%(质量分数)时,复合涂层的结合强度大于30 MPa,摩擦系数和磨损失重最小,表明涂层具有较好的结合性能及最佳的摩擦学性能.     

化学气相沉积法碳包覆改性锂离子电池电极材料的研究进展

主要介绍了CVD碳包覆工艺、包覆层种类和物理性质(结构、含量和分布)对电极材料电化学性能(首次容量、首次库仑效率、循环和倍率充放电性能等)的影响,在此基础上提出了尚需深入研究的问题,并对CVD法碳包覆改性电极材料的发展趋势和前景进行了讨论。     

35CrMo钢表面化学气相沉积多层硬质涂层的结构与性能研究

采用化学气相沉积法在35CrMo钢基表面制备TiC/TiN双层、TiC(CN)/TiN和TiC/Ti(CN)/TiN/Al2O3多层硬质涂层,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、多功能表面力学性能试验仪和摩擦磨损试验仪测试分析了涂层的组成结构、粗糙度和表面力学性能.结果表明:三种硬质涂层表面较均匀、致密,具有高硬度、低摩擦系数等特点,较大提高了35CrMo钢的耐磨擦磨损性能.相比TiC/TiN双层,多层涂层具有更好的力学和耐磨性能,其中多层TiC/Ti(CN)/TiN的摩擦系数最小,耐磨损性能最好,原因主要归于TC/Ti(CN)/TiN涂层具有较高的显微硬度(2559HV)和良好的膜基界面结合力(70N).