反应等离子喷涂陶瓷涂层的研究

《反应等离子喷涂陶瓷涂层的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、反应等离子喷涂陶瓷涂层的研究反应等离子喷涂陶瓷涂层的研究*河北工业大学(300130)解永杰阎殿然何继宁李香芝董艳春冯文然【摘要】采用等离子喷枪与自行研制的反应室,通过喷涂Ti粉在反应室内实现Ti—N.反应,制备出TiN陶瓷涂层,并对该涂层的微观结构,涂层的力学与摩擦,磨损性能进行了分析和讨论.结果表明,反应等离子喷涂TiN涂层主要由TiN相以及少量Ti的氧化物组成,具有明显的硬度压痕尺寸效应.在无润滑高载荷条件下,反应等离子喷涂TiN涂层的耐磨性明显高于淬火M2钢,且涂层的减摩性远远优于M2钢.关键

2、词等离子喷涂反应喷涂TiN涂层InvestigationontheReactivePlasmaSprayedCeramicCoatingsAbstractTiNceramiccoatingwasfabricatedviareactiveplasmaspraying(RPS)withTipowderinreactionchamberwheregeneratedresponsebetweenTiandN2,usingtheself—designedreactionchamberandplasma—spra

3、yinggun.Themicrostructures,themechanicalandfrictionalpropertiesoftheRPSTiNcoatingwereanalyzedanddiscussed.Theresultsshowthattheas—depositedcoatingmainlycontainedTiNphase,alsoasmallquantitiesofoxidesoftitaniumweredetected.Anobviousindentationsizeeffect(I

4、SE)WSSsurveyedinTiNcoatings.Thewear—resistanceoftheRPSTiNcoatingissignificantlyhigherthanthatofthequenchedM2high—speedsteelunderhighloadwithoutlubricating.TheantifrictionperformanceoftheTiNcoatingisalsomoreexcellentthanM2high—speedstee1.Keywordsplasmasp

5、ray,reactivespray,TiNcoatings中图分类号:TG174.442文献标识码:A传统等离子喷涂具有焰流温度高,能量集中,粒子飞行速度快的特点口].自蔓延高温合成(SHS)是利用化学反应自身放热制备材料的新技术],在常规制备方法难以得到的陶瓷,金属间化合物等高熔点,高性能的材料方面显示出巨大的优越性.将等离子喷涂和自蔓延高温合成相结合,充分发挥2种工艺的优点,逐渐发展成为反应等离子喷涂.反应等离子喷涂的喷涂粉末一般为高放热反应体系,喷涂过程中同时完成材料的合成与喷涂.目前,利用这一

6、技术不仅可在基体表面得到多种碳化物,硼化物和氮化物陶瓷涂层以及金属间化合物涂层,还可制备原位合成的金属/陶瓷复合涂层,能够显着改善单一陶瓷涂层韧性差的缺点,提高涂层的力学性能].本文以反应等离子喷涂TiN陶瓷涂层为例,对陶瓷涂层的制备及微观结构等方面进行介绍,为进一步的研究奠定基础.1实验方法本实验采用等离子喷枪及自行设计的反应室进行喷涂.试样基体为冷轧Q235普通碳钢板,试样尺寸约为5mm×20mrn×40mm,待喷表面用砂轮打磨.先在试样上喷涂自黏性复合粉末Ni/Al作为粘结底层,粒度为一14O～

7、+320目,以提高涂层与基体的结合力.试验用Ti粉牌号为TiMp一1,由北京有色金属研究总院生产,粒度为一300目以下.试验用纯N.气由天津天重公司生产,纯度为99.995%.借助PHILIPSXL3O/TMP型扫描电子显微镜,PHILIPSX'ⅢPertMPD型(铜靶)X一射线衍射仪分析TiN陶瓷涂层的微观结构,用HXD一1000型数字显微硬度仪和MM一200型磨损试验机分别测取TiN陶瓷涂层的显微硬度(每种载荷测至少1o点,并去除最高值和最低值,取其平均值)和摩擦性能.2试验结果及分析2.1TiN

8、涂层的横截面形貌a)低倍组织b)高倍组织图1TiN涂层的横截面SEM像图1为TiN涂层的横截面SEM像,图la为低倍组织,图1b为高倍组织.Ni/Al黏结底层厚度约为50m,TiN涂层厚约300m.涂层,黏结底层,基体之间界面结合良好,没有明显的分层.TiN涂.48.《新技术新工艺》.现代表面技术研究与应用2005年第1期层呈片层状结构,层与层之间结合紧密,表现为整个涂层组织致密,孔洞较少,且与黏结底层间的结合情况良好.这主要是在涂层沉积过程中,反应生成