目前,航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫固體潤滑耐磨涂層較多采用熱噴涂技術(shù)制備 [1] [2] [3] [4] [5] 。與其它制備方法相比,熱噴涂技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn) [6] [7] :可噴涂的材料范圍廣,包括各種金屬及合金、陶瓷及金屬陶瓷、塑料、非金屬礦物等幾乎所有固態(tài)工程材料;能夠在多種金屬粘結(jié)相上形成涂層,包括金屬基體、陶瓷基體、塑料基體、石膏、木材甚至紙板上都能噴涂;不受被噴涂工件尺寸和施工場(chǎng)所的限制;涂層沉積效率較高,涂層厚度容易控制;施工藝靈活,方便,迅速,適應(yīng)性強(qiáng);熱噴涂施工對(duì)基體的熱影響??;成本低,經(jīng)濟(jì)效益顯著。因此,在各工業(yè)領(lǐng)域,熱噴涂已發(fā)展成為一種不可缺少的熱加工技術(shù)。等離子噴涂NiCr/Cr
本文采用包覆技術(shù)制備了NiCr/Cr
2.1. 材料制備
按一定比例在分別在Cr
本實(shí)驗(yàn)采用鎳基高溫合金作為基體材料,噴涂之前需要對(duì)基體進(jìn)行預(yù)處理。首先,把基體放在洗衣粉水中超聲10 min,以除去基體表面的油漬和其它臟東西。清洗并干燥后,采用GS-943型吸入式干噴砂機(jī)對(duì)基體的噴涂表面進(jìn)行噴砂預(yù)處理,以提高涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度。
采用APS-2000K型等離子噴涂設(shè)備制備涂層。為了提高涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度,噴涂之前先在基體上噴涂NiCrAl粘結(jié)層,其厚度一般為0.1~0.15 mm。經(jīng)優(yōu)化的涂層噴涂參數(shù)如表1所示。
2.2. 材料表征
粉體和涂層的組織結(jié)構(gòu)采用FEI Quanta 200 FEG電子掃描顯微鏡進(jìn)行觀察;涂層的物相表征在Philips X’ PERT X射線衍射儀上測(cè)試。采用德國Linseis Messgeraete GmbH.L75/1550高溫?zé)崤蛎泝x測(cè)試涂層熱膨脹系數(shù)。測(cè)試前將涂層線切割為
涂層抗熱震性能測(cè)試:采用SX-5-12型馬弗爐對(duì)粉體進(jìn)行抗熱震性試驗(yàn)。將試樣分別置于700℃、800℃和850℃的電阻爐內(nèi)保溫5 min,然后取出迅速投入室溫下的水中,觀察涂層出現(xiàn)裂紋及脫落的次數(shù),一般要求經(jīng)過7次抗熱震實(shí)驗(yàn),涂層仍不開裂、不剝落為合格。
3.1. 粉體和涂層的顯微結(jié)構(gòu)分析
圖1是等離子噴涂NiCr/Cr
圖2是等離子噴涂NiCr/Cr
3.2. 涂層的物相結(jié)構(gòu)分析
圖3是等離子噴涂NiCr/Cr
Voltage (V) |
Current (A) |
Powder feed rate(g/min) |
Spray distance (mm) |
Ar |
H2 |
|||
Flow rate(L/min) |
Pressure (MPa) |
Flow rate(L/min) |
Pressure (MPa) |
|||||
65 |
500 |
30 |
120 |
40 |
0.6 |
2.5 |
0.6 |
|
Table 1. Parameters of the APS thermal sprayed coatings
表1. 等離子噴涂涂層熱噴涂參數(shù)
3.3. 涂層的抗熱震性能分析
表2是等離子噴涂NiCr/Cr
Times of thermal shock tests |
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|
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NiCr/Cr |
≥10 |
≥10 |
≥10 |
Table 2. Thermal shock tests of the APS sprayed NiCr/Cr 3C 2 composite coating
表2. 等離子噴涂NiCr/Cr
Figure 4. Coefficients of thermal expansion of the APS sprayed NiCr/Cr
圖4. 等離子噴涂NiCr/Cr
為了進(jìn)一步研究涂層和結(jié)合層以及結(jié)合層和基體之間的熱膨脹系數(shù)的匹配性,測(cè)試了等離子噴涂NiCr/Cr
1) 等離子噴涂NiCr/Cr
2) 熱噴涂以后,涂層的主晶相為NiCr和Cr
3) 涂層在700℃、800℃和850℃時(shí)抗熱震性能良好,均滿足使用要求。