不同雾化气体对1Cr18Ni9Ti热喷涂层性能影响.pdf

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1、Material&Technology材料·工艺不同雾化气体对1Cr18Ni9Ti热喷涂层性能影响马安博1，高翔2(1．西安航空职业技术学院，陕西西安710089；2．中国空间技术研究院西安分院，陕西西安710048)摘要：研究了氩气、压缩空气及氧气对1Crl8N19T1热喷涂层性能的影响规律，并进一步分析了喷涂粒子氧化机理。结果发现，氩气作为雾化气体，喷涂粒子的雾化效果最好，粒径在20～40肛m之间；氧气为雾化气体时，粒子雾化效果最差；氩气、压缩空气、氧气为雾化气体时，雾化粒子的含氧量分别为16．66％、25．34％、42．48％。粒子氧化主要发生在粒子的高温飞行阶段，氩气为雾化气体制备

2、的涂层有Cr元素的扩散，结合面比较紧密，结合强度为12．5HPa，而以压缩空气为雾化气体制备的涂层不存在Cr元素的扩散，结合面有明显的空隙，结合强度仅为5．8HPa。关键词：电弧喷涂；雾化气体；氧化；结合强度中图分类号：TGl74．442；文献标识码：A；文章编号：1006—9658(2016)04—0049—04DOI：10．396形1．1ssn．1006—9658．2016．04．012热喷涂技术在表面强化，制备非晶材料、纳米材料等方面已得到了广泛地应用【1】，但是一个完整的热喷涂过程，材料必须经过高温熔化，雾化，飞行，冷却几个阶段【2】，高温雾化后的喷涂粒子在飞行的过程中与空气相接触

3、，雾化的粒子粒径小，比表面积大，这使得高温氧化过程速率加快，导致制备的功能材料纯度低，金属热喷涂层的杂质含量高，涂层的孔隙率大，结合强度差等口’4’51。针对以上情况，本文选用压缩空气，氩气以及氧气为雾化气体，研究热喷涂过程的氧化机理以及雾化气体对涂层性能的影响规律，为其在功能材料领域的应用提供理论依据与试验支撑。l实验方法1．1实验材料本实验采用基体材料为20钢；喷涂材料为lcrl8Ni9Ti丝材，直径为2mm。丝材以及基体材料的化学成份见表1。1．2试样制备与检测收稿日期：2016_01—28稿件编号：160l—1240作者简介：马安博(1986一)，男，讲师，主要从事金属材料表面处理

4、方面研究．中国铸造装备与技术4／2016●FMT49雾化粒子收集是将喷涂粒子直接喷入水中，以喷枪距离水面为25衄，分别以压缩空气、氩气和氧气作为雾化气体进行喷涂，对收集的粉末过滤、干燥；热喷涂层制备是先对基体进行50um的金刚砂喷丸处理陋】，然后将基体材料固定在试验台上，喷涂距离控制在25mm进行喷涂，雾化气体为压缩空气和氩气。表1丝材及20钢的化学成份表CMnSiCrNiSP17．00～8．00～1Crl8Ni9Ti三O．15耋2．00三1．00耋O．030耋0．03519．0010．0020钢耋0．24三O．65三0．37三0．25三O．25耋O．035利用JsM．6700F型扫描电子

5、显微镜和能谱仪对颗粒的粒径及表面氧化物含量进行分析；根据GB8642—88标准，将涂层与相同试样表面用环氧树脂粘结，固化48h，然后再通过wE一100万能材料拉伸试验机测得涂层的结合强度‘71。2实验结果2．1不同雾化气体喷涂的颗粒形貌及成份检测不同雾化气体喷涂后粒子的形貌见图1，不同雾化气体喷涂后粒子表面元素能谱图见图2，元素成份及含量如表2。材料·工艺MateriaI&Technologyfa)压缩空气(h)氩气(r)氧7C图l不同雾化气体对喷涂粒子表面形貌的影响—————————型笆i!t韭!!———————————————————型(a)JK缩空气(1，)氩气(r)氧气图2不同雾化

6、气体对粒子表面能谱影响表2不同雾化气体颗粒表面的元素分布与含量雾化气体Compositio“ApproximationIntensitvWeight，％Atomic，％压缩空气037．2l1．628125．3453．93氩气O22．201．507216．6640．91氧气083．061．941742．4871．17由图1、图2及表2可见，电弧喷涂时，压缩空气为雾化气体，颗粒的粒径主要集中在40和80肛m左右，过小的粒子和过大的粒径相对较少，颗粒的粒径分布较均匀，颗粒表面氧元素含量为25．34％；氩气为雾化气体时，相同喷涂距离收集的颗粒的直径明显减小，颗粒的直径主要集中在20和40肛m左右，

7、与压缩空气相比，颗粒的直径相对减小了一半，颗粒表面氧元素含量为16．66％；而氧气雾化下，粒子的直径主要集中在20和120um左右，粒径范围跨度大，颗粒表面氧元素的含量为42．48％。2．2不同雾化气体涂层的结合强度结合强度是喷涂层一个极其重要的性能，测得不同雾化气体下涂层结合强度结果如表3。表3不同雾化气体下涂层结合强度AtomizationgasCompressedairArgonCoatinghardness，HV