45钢表面预涂层的电接触强化研究

发布时间：2020-08-06 09:35

【摘要】：在生产加工过程中,零部件之间不停的运动发生摩擦,来实现能量的传递、动作的传递。而在此过程中,工件表面承受巨大载荷而导致各种磨损以及失效,这时运用各种涂层强化的工艺方法可提升零部件表面的耐磨性。零件表面制备涂层的方法很多,但涂层和基体通常是机械结合,对基体表面涂层采用电接触强化,可以实现基体与涂层的冶金结合,因此对涂层进行电接触强化技术的相关研究是非常有必要的。在本课题中,作者以粘涂技术和电接触强化技术为研究基础,选择45钢为基体,Ni60-WC合金粉末作为预涂层的材料,丙烯酸结构胶以及环氧树脂高温胶为粘结剂,运用粘涂技术在45钢基体表面涂覆上一层预涂层,再通过东华大学自主研发的电接触强化设备进行熔覆处理来获得高性能涂层,该方法能有效改善涂层的组织及力学性能、减少能耗、降低成本,制得的涂层性能优异结合力好,并且有较强的耐磨性。本课题基于工件表面强化实验方法的研究,重点在于其加工过程中粘结剂的选取、各项技术参数的设定以及二次强化后涂层性能的改善。主要研究在粘涂和电接触强化过程中,粘结剂的选择、合金粉末与粘结剂的比例,以及电接触强化过程中的电流、电极轮的预紧力、电接触强化时间等关键参数对于预涂层在强化前后性能的影响。最后,对于做出的样品,制成金相试样,采用超景深显微镜对试样进行金相组织分析,用扫描电镜对完成的涂层进行扫描观察,表征涂层颗粒的分布情况以及扩散情况,涂层硬度以及结合力。研究表明,粘涂法和电接触强化技术的结合运用可以使基体表面获得无明显缺陷、组织致密的强化层,二次强化后涂层硬度和结合性能有明显提升。通过多次实验,最后确定出合金粉末和粘结剂的最佳比例为1:1.5,以及一系列电接触强化的工艺参数。对强化后的涂层进行了分析、显微硬度的测试、基体与涂层交界处元素面扫描。通过分析,得出经过电接触强化后,涂层表面较平整,缺陷较少,基体硬度和耐磨性得到提升;再进行二次电接触强化后的涂层厚度进一步增加,组织更致密,能一定程度上修复一次强化后所留下的缺陷,经过电接触强化后的基体性能得到明显提升。
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG174.4
【图文】：

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图 1-1 冷喷涂技术原理图Fig.1-1 Schematic diagram of cold spray technology1.2.3 电刷镀技术电刷镀技术也称选择性电镀、快速电镀、涂镀或者无槽电镀。它的工作原理就是通过转动工件，与镀笔保持一定的相对运动速度，达到电沉积的效果。在旋转的过程中接通电源，使镀液中的金属离子产生还原反应，沉积在工件表面，形成镀层。其中，石墨的阳极接电源正极，工件接电源负极。通过相对转动，使基体表面镀层加厚。电刷镀的时间越长，镀层也相应越厚，原理图如图 1-2 所示。电刷镀技术常常用于修复各类受损的零部件，特别是在汽车维修、飞机制造等领域，例如机器仪表附件、发动机维修、汽车飞机发动机、飞机起落架等。由于其优异的便捷性、经济性广受飞机、汽车等传统机械设备的运用。电刷镀技术有以下几项优点：（1）电刷镀技术所使用的设备简单方便，可以适用于各种复杂情况的现场

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图 2-2 电接触强化设备原理图Fig. 2-2 The vacuum hot pressure sintering furnace1-伺服电机 2-直线导轨 3-电源 4-气缸及电极轮5-滚珠丝岗 6-四爪卡盘 7-工件 8-尾座过程中，电极轮的预紧力、脉冲电流的大小、预热时间、工件的光洁度、工件表面的平整度都将是直接影响电接触强化结果的预紧力就是指电极轮对工件的压力，它将直接影响到强化过脉冲电流的大小则是控制电极轮加热温度的快慢。设定预热时层未受到电接触强化，粘结剂就已经受热气化导致涂层脱落。让工件强化完全。电极轮表面的光洁度以及工件表面的平整度极轮之间的接触热阻[27]。分析检测

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able 3-1 Primary powder constitutions （mass fraction,%o. WC N 57.14 42 50 42.86 57温胶制备预涂层绍材料有限公司所研制的 9940 号环氧树脂高温胶是双结剂，相比其他环氧树脂胶，拥有更高的性能：低防水、低挥发、耐溶剂、强度高、韧性好等。尤、木材、石材、塑料等效果尤为显著，广泛运用于合材料等行业[31]。它可承受的温度范围是在-85~28，如图 3-2 所示：

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