鎂合金等離子噴涂NiCoCrAlY-Al2O3-TiO2陶瓷復合涂層的工藝優(yōu)化及組織和性能.pdf

1、鎂合金耐腐蝕和耐磨性差,嚴重制約了其應用。在其表面形成陶瓷涂層能有效解決這一問題,而等離子噴涂技術能很好地熔融陶瓷材料,是一項具有良好應用前景的表面處理方法。國內外已對等離子噴涂原理、涂層結構、性能等進行了大量研究,但在鎂合金基體上等離子噴涂的研究相對較少。本文對 AZ91D鎂合金基體表面等離子噴涂NiCoCrAlY/Al2O3-13％TiO2陶瓷復合涂層開展工作,通過正交試驗優(yōu)化噴涂工藝參數,利用SEM、EDS、XRD分析涂層微觀組織

2、特征,通過硬度、拉伸和冷熱沖擊試驗研究涂層的硬度分布、結合強度和抗熱震性能,采用干摩擦磨損試驗研究不同載荷、不同線性滑動速度下涂層的摩擦磨損特性,通過浸泡試驗和電化學試驗研究和比較封孔與未封孔涂層的耐腐蝕性能。
　　試驗結果表明,當粘結層工藝參數為:電源功率24kW、噴涂距離105mm、送粉量25g/min、主氣流量60psi,陶瓷層工藝參數為:電源功率25kW、噴涂距離110mm、主氣流量65psi、送粉量23g/min時,Ni

3、CoCrAlY/Al2O3-13％TiO2復合涂層得到優(yōu)化。
　　經優(yōu)化后,NiCoCrAlY粘結層與基體形成了較為致密的結合面,且與Al2O3-13％TiO2陶瓷層互有滲透、交叉和嚙合,形成“冶金+機械”的混合結合界面,有利于提高涂層的結合性能。NiCoCrAlY涂層主要由Ni3Al相和γ-Ni基固溶體組成, Al2O3-13％TiO2陶瓷層中以γ-Al2O3和α-Al2O3為主,另外含有少量的Al2TiO5。
　　NiC

4、oCrAlY/Al2O3-13％TiO2復合涂層在20℃～350℃溫度循環(huán)環(huán)境下表現出良好的抗熱震性能。NiCoCrAlY粘結層的加入有效延長了涂層在冷-熱沖擊環(huán)境中的使用壽命。涂層熱震失效的本質為氧化應力和熱循環(huán)應力綜合作用下的疲勞失效。
　　鎂合金表面噴涂NiCoCrAlY/Al2O3-13％TiO2復合涂層后硬度大大提高,陶瓷層主體區(qū)顯微硬度平均值達975.83HV。涂層的摩擦系數隨載荷和線性速度的增加而增大,但當載荷和線性

5、速度分別增大到30N、100mm/s時,摩擦系數反而大幅度減小。較小的試驗載荷和線性速度下,涂層的磨損以微凸物磨料磨損為主,試驗載荷和線性速度增大,磨損方式主要是粘著磨損。
　　NiCoCrAlY/Al2O3-13％TiO2復合涂層試樣在3.5％NaCl溶液中的腐蝕失重遠小于AZ91D鎂合金,涂層經封孔處理后腐蝕失重更小,尤其石蠟封孔涂層,腐蝕速率僅為0.13g/(m2·h)。電化學試驗中,封孔與未封孔NiCoCrAlY/Al2O