真空熔覆Ni60-WC复合涂层制备工艺及性能研究
人类文明从石器时代、铜器时代、铁器时代、工业时代以及信息时代一路走来，对于能源以及材料的利用方式也在逐渐改变。相比于其他材料，金属材料具有优异的加工性能与使用性能，使得金属材料在如今林林总总的材料中依然有着不可替代的地位。但是金属材料也有一定的局限性，例如容易在各种腐蚀介质中发生腐蚀，硬度高的金属材料其塑性、加工性较差等。金属表面处理是一种提高材料表面质量性能的重要手段。通过表面处理，使得金属材料的表面具有良好的耐磨、耐蚀性能，同时保持基体的金属特性，从而达到扩大金属材料应用领域，提高构件寿命，减少资源消耗的目的。 碳化钨颗粒由于其优异的物理化学性能常被用于金属表面处理。将碳化钨颗粒应用于金属表面涂层的常用工艺有激光熔覆、热喷涂、钎焊等方法。这些方法中都存在一些问题，如涂层不能与基体形成良好的冶金结合，涂层结合强度低、涂层中存在较大的残余应力等。 本文探索研究了采用真空熔覆法制备碳化钨涂层的工艺，并成功应用于螺杆钻具径向轴承套的表面。论文主要工作如下： (1)柔性金属布成型工艺研究。制备柔性金属布是真空熔覆方法有别于激光熔覆、热喷涂的特点之一。通过将粉末状增强相颗粒制备成金属布，一方面提高了原材料利用率，另一方面增加了对增强相的包覆能力，使得真空熔覆技术可以应用于工件的内表面、外表面以及其它异形面。通过对比 Ni60、WC粉末含量配比以及轧制参数对金属布性能的影响，结果表明在Ni含量在40~50wt.％，轧制速率为2m/min，单次压下量50%，20-30℃下可以制备出厚度均匀、组织致密、性能良好的柔性金属布。 (2)真空烧结工艺研究。真空熔覆工艺主要解决涂层如何与基体材料形成冶金结合的问题。真空烧结过程包括两个阶段：在第一阶段烧结温度550℃，可以使金属布中的有机粘结剂完全挥发；第二阶段烧结温度1150℃，保证Ni60粉末熔化使涂层粉末颗粒具有一定的流动性，并使熔体状的Ni60包覆WC颗粒对基体形成良好的包覆。 (3)涂层性能评价。主要对涂层结合强度、磨损性能、腐蚀性能三个方面进行测试分析。通过制备不同的试样分别测试了涂层界面的剪切结合强度、拉伸结合强度。结果表明涂层平均剪切结合强度可达151MPa，平均拉伸结合强度可达200MPa。涂层的耐磨性能主要依据环块摩擦磨损试验进行评价，对磨材料为整体淬火45钢。结果表明涂层耐磨性比45钢提高了14倍。通过极化曲线表征了涂层的耐腐蚀性能，结果表明涂层自腐蚀电位为-588mV，自腐蚀电流密度为2.7μA/cm2，涂层耐腐蚀性能介于45钢与304不锈钢之间，适用于一般耐腐蚀环境中。
真空熔覆法;Ni60-WC复合涂层;碳化钨;耐腐蚀性能
上海材料研究所
硕士
材料学
巴发海;张全成
2017
中文
TG174.444
72
2018-03-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）