电弧喷涂金属基陶瓷复合涂层耐高温磨粒磨损性能研究

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1、摘要实际生产中，磨损作为工件失效的主要形式之一，它所造成的经济损失十分巨大。因此，提高工件的耐磨性延长工件的使用寿命，对于节约生产成本提高生产效率都具有非常重要的意义。目前采用制备表面耐磨涂层来抵抗磨损已成为发展热点。金属陶瓷复合涂层既具有陶瓷的高硬度、耐磨损、耐高温、抗氧化和高的化学稳定性，又具有金属的高韧性和可塑性，是一种较为理想的涂层材料。热喷涂制备金属陶瓷复合涂层的方法有粉末火焰喷涂法、等离子喷涂法、高速火焰喷涂法和电弧喷涂法等。相比其他热喷涂方法，电弧喷涂技术成本低、操作简单，便于现场原位施工、容易调整涂层化学成分。本文采用电弧喷涂

2、含Cr3C2陶瓷粉末的粉芯线材，用低碳钢和不锈钢带制备了铁基陶瓷复合涂层。利用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDAX)、X射线衍射仪(XRD)等先进测试手段对电弧喷涂层的显微组织结构、磨损表面和‘相组成进行了分析。采用自行研制的HAWM．1型高温磨粒磨损试验装置评价了涂层的耐磨粒磨损性能。并研究了粉芯中碳化物含量对涂层组织结构和磨损性能的影响。本文研究成果如下：采用SEM和XRD分析了304不锈钢粉芯线材制备金属陶瓷复合涂层和430不锈钢粉芯线材制备金属陶瓷复合涂层的微观结构。涂层的显微组织呈典型的层状结构特征，涂层组织致密，

3、无粗大孔隙，在扁平颗粒之间有很薄的氧化物膜和少量气孔。采用含Cr3C2陶瓷的粉芯线材，制备金属陶瓷复合涂层是可行的，并可获得具有优良耐650℃高温磨粒磨损涂层。对不同粉芯线材制备的金属陶瓷复合涂层耐高温磨粒磨损性能进行了研究，结果表明碳钢带制成线材的粉芯中Cr3C2陶瓷粉含量在15。18％时，制备出的金属陶瓷复合涂层耐650"C的磨粒磨损性能最好；304不锈钢带制成线材中Cr3C2陶瓷粉含量在15～18％时，制备出的金属陶瓷复合涂层耐650*(2的磨粒磨损最好；430不锈钢带制成线材中Cf含量为22--26％的C4，制各出的金属陶瓷复合涂层耐

4、650℃的磨粒磨损最好。关键词：粉芯丝材；电弧喷涂；磨粒磨损；高温磨损ABSTRACT■皇喜薯皇m一!一

5、——I—————————————I——-——————————————i———————曩IABSTRACTInpractice,wearingmadealargeamountoflostinindustryproductionasoneofthemainformofexpiration．Therefore，howtoimprovethewear-resistanceandincreasetheservicefifeofthecomponen

6、tswasverymeaningful，anditalsodeereaseedthecostandimprovedtheproductionefficiency．Itbecameakeystonetofabricatetheanti—wearcoatingsonthesurf￡l,Ceoftheworkpieces．Cerarniecompositecoatingshadhi．ghhardness，Weal"resistance,hightemperatureoxidation,corrosionresistanceandhighchemic

7、alstability．Theyalsohadhightoughnessandplasticity．Therefore，itwasaperfectcoatingmaterial．Ithasbeencommonlyusedthat’manythermalsprayingmethodsforcer-dllliccompositecoating,suelaaSpowderflamespraying,plasmaspraying,HVOFsprayingandarcspraying．Comparing、)l，imseveralsprayingmeth

8、ods，arcsprayinghadtheadvantagesofeasy-adjustingchemicalcompositions，lowcostandoperatingonsiteapplicable．Inthisstudy,iron-basedcompositecoatingsweiredepositedonmildsteelsubstratebyarcsprayingeoredwirewithCr3C2cer'dmicpowders．Themierostrueture，phasecompositionsandwornsurfacem

9、orphologiesofthecoatingswel"eexaminedbymeansofoptical，scanningelectronmicroscopyan