2Cr13-45鋼和QAl9-4-Cu電弧離子鍍研究.pdf

1、使用20世紀(jì)80年代自制的電弧離子鍍裝置，進(jìn)行了2Cr13/45鋼及QAl9-4/Cu、試樣溫度＜600℃的兩種同基合金低溫電弧離子鍍研究。試驗(yàn)結(jié)果表明：①兩種鍍層都有厚約2～3μm的過渡層，從而使鍍層-基材呈類冶金結(jié)合。延長施鍍時(shí)間，在沉積層增厚的同時(shí)，過渡層也有所增厚。②沉積層化學(xué)成分與靶材基本相同。與異質(zhì)合金沉積的重大區(qū)別在于沉積層相當(dāng)于外延增厚的滲金屬層(2Cr13/45鋼離子鍍沉積層相當(dāng)于45鋼表面滲Cr；QAl9-4/Cu離

2、子鍍沉積層相當(dāng)于純銅的Al、Fe共滲層)。③由于離子鍍可在低于基材相變點(diǎn)的溫度下進(jìn)行，基材組織和性能在施鍍過程中基本不變，鍍后不需要進(jìn)行后續(xù)熱處理，工件畸變量小。加之鍍層較厚，即使磨削，也不會使改性層失效，從而消除了離子滲金屬難以克服的弱點(diǎn)。④沉積速率與工藝參數(shù)及鍍材熔點(diǎn)有關(guān)。沉積速率隨弧電流的增大線性提高并隨試樣與靶面距離的縮短而提高。QAl9-4/Cu電弧離子鍍沉積速率高達(dá)1.58μm/min。⑤考慮到滲金屬層必然存在的成分梯度，有

3、效改性層僅是滲層的一部分，而同基合金離子鍍層基本上全部為有效改性層。⑥沉積層晶粒細(xì)小并且其成分可通過調(diào)整靶材成分控制，甚至可以實(shí)現(xiàn)滲金屬難于進(jìn)行的超飽和滲(如QAl9-4/Cu沉積層)。這種工藝方法可望對多種金屬材料實(shí)施與滲金屬等效的表面改性，使等離子體表面改性技術(shù)應(yīng)用范圍明顯拓寬。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在本文試驗(yàn)條件下：①無論是2Cr13/45鋼還是QAl9-4/Cu，低溫電弧離子鍍鍍層與基材結(jié)合強(qiáng)度都很高。這是由于，過渡層的存在使

4、鍍層與基材形成類冶金結(jié)合。②QAl9-4/Cu鍍層組織由含鋁的α相及銅-鋁、鐵-鋁化合物以及氧化鋁構(gòu)成，鋁的固溶強(qiáng)化和金屬化合物的彌散強(qiáng)化使鍍層硬度高達(dá)220HV0.05，用于電觸頭及其他易磨損件，可望使其服役壽命顯著提高；而2Cr13/45鋼鍍層硬度約為450HV0.025，遜于電鍍鉻層，如用于易磨損件，還需進(jìn)行表面淬火。③2Cr13/45鋼鍍層主要由α相構(gòu)成，因而其抗腐蝕性能與化學(xué)鍍鉻層相當(dāng)。因此，2Cr13/45鋼同基合金電弧離子