等離子噴涂法制備Al2O3-Ag-Cu-Ti復合涂層工藝研究.pdf

1、將陶瓷與金屬的優(yōu)異性能相互結合一直是國內外研究的重點,一般等離子噴涂法制備出的陶瓷涂層與金屬基體之間多為機械結合,陶瓷涂層的結合強度較低,在服役過程中容易局部或者整體脫落。本文通過在氧化鋁陶瓷粉末中添加一定量的Ag-Cu-Ti混合粉末,然后在GCr15鋼基體的表面進行大氣等離子噴涂,并通過后續(xù)的加熱處理,成功實現(xiàn)了涂層與基體之間的冶金結合,制備出具有高結合強度的Al2O3/Ag-Cu-Ti復合涂層。
　　本實驗中按照Ag-26Cu

2、-3Ti合金的成分來配制用于噴涂實驗中的Ag-Cu-Ti混合粉末。為了降低涂層中金屬元素的氧化程度,在噴涂過程中采用Ar形成的惰性氣體氛圍進行保護。等離子噴涂實驗結果表明,在噴涂電壓30V、電流280～340A、質量比Al2O3:(Ag-Cu-Ti)=5:1時所制備出的Al2O3/Ag-Cu-Ti復合涂層質量最好。噴涂得到的Al2O3/Ag-Cu-Ti復合涂層為典型的層狀結構,主要相為Ag、Cu以及α-Al2O3。Al2O3/Ag-Cu

3、-Ti復合涂層因為表面大量存在的氧化鋁陶瓷顆粒以及 Ag、Cu軟金屬所具備的潤滑和減磨作用而具有優(yōu)異的耐磨損性能。
　　噴涂后得到的Al2O3/Ag-Cu-Ti復合涂層的結合強度不高,為此對復合涂層進行再次加熱處理,加熱過程分別在真空和大氣兩個不同的環(huán)境下進行。在真空下,當加熱溫度超過800℃時,復合涂層中形成了典型的Ag-Cu共晶組織以及Ag基、Cu基固溶體,復合涂層中的層狀組織結構消失,組織變得致密及均勻化。加熱后的復合涂層中

4、Al2O3陶瓷顆粒仍以α相為主,部分Al2O3陶瓷發(fā)生了擴散失氧,少量Al元素擴散到陶瓷顆粒周圍的涂層中。當加熱溫度超過850℃后,復合涂層與基體之間形成了以TiC相為主的界面反應物層,隨著加熱溫度的上升,界面反應物層厚度增加,但超過1000℃后界面反應物層的厚度變化不大。在大氣環(huán)境下加熱,由于涂層中金屬元素的氧化,形成了疏松多孔的氧化物層。
　　沖擊實驗結果表明,在真空下加熱溫度900℃、保溫10min的工藝參數(shù)處理后的復合涂層