镍基合金激光熔覆-离子渗硫复合改性层组织性能

利用激光熔覆和离子渗硫技术在45钢表面制备复合改性层,采用SEM,EPMA,XRD等手段对比研究激光熔覆层和渗硫层的组织形貌、成分分布及相组成;并测试渗硫前后涂层的耐磨性和耐蚀性.结果表明,镍基合金涂层主要由γ-（Fe,Ni）,Fe_0.64Ni_0.36,M₂₃C₆,WC,M₇C₃和Fe₂B等物相组成,显微硬度达到740 HV0.2.渗硫后在激光熔覆层表面形成了以FeS为主的渗硫层,表面疏松多孔,由微纳米级的尖岛状颗粒堆砌而成.与熔覆层相比,复合改性层的摩擦系数和磨损量都显著降低,减摩和耐磨效果明显.渗硫后镍基合金激光熔覆层自腐蚀电位下降,腐蚀电流密度增大,耐蚀性略微降低.     

复合处理技术在硫化物自润滑薄膜制备中的应用

渗硫层能有效降低零件的摩擦系数,提高零件的抗擦伤性能和耐磨性能,但是单纯的低温离子渗硫不能保证特定工况的生产要求,选用其它处理技术与低温离子渗硫相结合的复合处理方法可以制得表层软、亚表层硬的理想固体自润滑涂层。综述了离子多元复合渗法(S-N,S-C-N,S-O,S-Mo),两步法(喷丸和超音速纳米化处理与低温离子渗硫、预置薄膜涂层与低温离子渗硫、激光处理技术与低温离子渗硫),以及多种复合处理技术相结合法的特点和部分应用实例,着重介绍了每种复合处理技术的工艺。针对目前复合处理技术在固体自润滑薄膜制备中存在的问题,提出复合处理技术的发展方向。     

镍基激光熔覆层纳米化、低温离子渗硫后的摩擦学性能

为保证低温离子渗硫层的厚度与均匀性,用超声滚压技术将45钢表面激光熔覆镍基层纳米化,再低温离子渗硫。利用XPS和XRD技术分析了硫化物层的物相组成;在UMT-3型球盘式可控环境摩擦磨损试验机上研究了干摩擦和46号机械油润滑下熔覆层纳米化与否渗硫层的摩擦学性能,利用SOHIO型三维白光干涉表面形貌仪测量了磨痕三维形貌。结果表明:熔覆层纳米化后的渗硫层致密、均匀,表面S元素的质量分数由5%增加到13%左右,渗硫层中的硫化物以Fe S为主,Fe S2含量明显减少;干摩擦条件下熔覆层纳米化后渗硫层的摩擦系数由未纳米化的0.60降低到0.45,磨痕形貌窄而浅,摩擦学性能明显优于未纳米化的渗硫层。     

激光熔覆-离子渗硫复合改性层的减摩耐磨性能

根据抽油泵柱塞对耐磨耐蚀及自润滑性能的迫切需求,采用激光熔覆离子渗硫复合工艺对45钢表面进行强化,得到了复合固体润滑渗硫层。利用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、电子探针显微分析(EPMA)、俄歇电子能谱(AES)和X射线衍射(XRD)等方法表征渗硫层表面的组织结构、形貌成分及物相组成,用摩擦磨损试验机研究渗硫层的减摩耐磨性能。结果表明：激光熔覆离子渗硫工艺得到的复合层为硫化物层,厚度约为3~5 μm,质软且疏松多孔,主要成分为FeS,而且与基底之间没有明显的过渡层,界线明显,结合紧密。该渗硫层是一种理想的摩擦表面,具有优异的减摩耐磨性能,离子渗硫技术为原位合成固体润滑剂FeS提供了一种新方法。