HVOF噴涂自潤滑復(fù)合涂層的形成機(jī)理及特性研究.pdf

1、由于汽車等產(chǎn)品的輕量化發(fā)展趨勢，比強(qiáng)度高的鋁合金板的溫成形工藝應(yīng)用越來越廣，其中潤滑是關(guān)鍵之一。目前通常是在板材表面涂刷潤滑脂，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下、環(huán)境污染嚴(yán)重、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)等問題。因此，為了避免潤滑劑高溫時(shí)應(yīng)用帶來的一系列負(fù)作用，尋找新的可替代的潤滑材料是一個(gè)非常值得期待的努力方向。 本文采用高能球磨——噴霧干燥團(tuán)聚——真空微波燒結(jié)的方法，首次將多種超微自潤滑粉末與Ni45或Ni60A自熔性合金粉末進(jìn)行復(fù)合，制備出滿足HVOF噴

2、涂要求的Ni基復(fù)合粉末。并借助超音速火焰噴涂技術(shù)（High Velocity Oxygen Fuel，簡稱HVOF）在Fe基表面制備了組織均勻、摩擦性能優(yōu)異的Ni基固體自潤滑復(fù)合涂層。并對Ni基復(fù)合粉末在HVOF噴涂下的熔化——撞擊變形行為、涂層形成機(jī)理、涂層組織和摩擦磨損特性等展開了研究，為拓展新型減摩耐磨Ni基復(fù)合涂層的應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 設(shè)計(jì)了水冷裝置收集噴涂時(shí)的復(fù)合粒子，首次對該新型的超微自潤滑復(fù)合粉末的粒子熔化、撞擊

3、形態(tài)進(jìn)行了觀察，科學(xué)地解釋了Ni基潤滑復(fù)合噴涂用粉的熔化、變形及涂層成形機(jī)理。結(jié)果表明，在一定的噴涂距離下，沉積的復(fù)合粒子由完全熔化、半熔化的變形顆粒組成，部分粒子在撞擊變形是形成了中空的扁平粒子；對于Ni基復(fù)合團(tuán)聚粉末而言，噴涂距離在150～250mm之間粒子的扁平化較好。 對Ni-5wt.％CaF2-10wt.％WS2復(fù)合團(tuán)聚粉末的正交實(shí)驗(yàn)表明，對涂層孔隙率具有影響的噴涂工藝參數(shù)順序依次是：煤油流量＞送粉率＞噴涂距離；而對涂

4、層結(jié)合強(qiáng)度影響的工藝參數(shù)順序依次是：煤油流量＞噴涂距離＞送粉率。該類Ni基自潤滑復(fù)合粉末能夠較好地原位沉積，復(fù)合涂層組織均勻，孔隙率較低，結(jié)合強(qiáng)度較高。 復(fù)合涂層的結(jié)合強(qiáng)度受材料特性和噴涂工藝參數(shù)的影響比較大，Ni基hBN涂層的結(jié)合強(qiáng)度普遍要比Ni基CaF2-WS2涂層的低；對于Ni60A基CaF2-WS2粉末，HVOF噴涂時(shí)的煤油流量越大，涂層結(jié)合強(qiáng)度有增加的趨勢，最大結(jié)合強(qiáng)度為52.9MPa。涂層的斷裂主要是解理或準(zhǔn)解理脆性

5、斷裂。 對Ni基復(fù)合涂層的摩擦磨損性能測試表明：而且在相同的hBN比例下，Ni60A基復(fù)合涂層要比Ni45基復(fù)合涂層的磨損性能優(yōu)越。但其摩擦系數(shù)均不低于0.4，磨損機(jī)制主要是剝落磨損。Ni基CaF2-WS2涂層的摩擦性能均比Ni基hBN涂層要優(yōu)異。Ni45-5wt.％CaF2-10wt.％WS2涂層的室溫摩擦系數(shù)基本穩(wěn)定在0.46～0.48，而Ni45-10wt.％CaF2-5wt.％WS2涂層室溫及400℃時(shí)的摩擦系數(shù)分別為0

6、.32～0.39，0.32～0.38；Ni60A基CaF2-WS2涂層的室溫摩擦系數(shù)最低達(dá)到0.22～0.28；而400℃時(shí)，其摩擦系數(shù)為0.37～0.4，摩擦系數(shù)隨著WS2含量的增加而降低。室溫時(shí)，涂層的磨損機(jī)制主要是剝落磨損，而400℃時(shí)，涂層的磨損機(jī)制主要是剝落、粘著或磨粒磨損。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用HVOF噴涂技術(shù)將超微自潤滑復(fù)合粉末成功地制備了高溫摩擦磨損性能優(yōu)異的復(fù)合涂層，在新材料和新工藝方面的結(jié)合進(jìn)行了有價(jià)值的嘗試和