喷涂方法制备导电铜涂层组织及性能分析

发布时间：2017-08-12 14:29

  本文关键词：喷涂方法制备导电铜涂层组织及性能分析

  更多相关文章： 等离子喷涂 电弧喷涂 涂层 冷喷涂 电阻率

【摘要】：目前,高压电气铝合金开关产品很大一部分采用的是表面镀铜或者镀银工艺,由于表面电镀时间较长,工艺较为复杂,并且有污染物残留,影响环境。因此寻找一种绿色环保,可以有效降低工艺复杂性、提高生产效率的铜涂层制备方法迫在眉睫。本文分别利用电弧喷涂、等离子喷涂和冷喷涂方法在5052和2A12铝合金表面制备Cu涂层,通过扫描电镜、光学金相显微镜、X射线衍射分析方法、电阻率的测量以及拉伸试验对Cu涂层的组织及性能进行研究,并与电镀层进行比较。研究结果表明,电弧喷涂制备涂层过程中,采用压缩空气作为气源时,涂层中存在Cu2O夹杂物,更换氮气和氩气作为气源后,喷涂中几乎不存在氧化现象。等离子喷涂的Cu涂层与5052和2A12铝合金基体结合较好,铜涂层组织呈层状堆叠,采用500A的电流能够获得较理想的涂层。采用Ni5Al作为粘结层后,涂层的孔隙减少,结合性能有所提升。采用冷喷涂和电镀方法制备的Cu涂层较薄,涂层与基体嵌合较牢固,几乎不存在热喷涂过程中形成的层状叠加结构。采用电镀铜方法制备的铜镀层存在短时间氧化变色问题,表面呈现近似球状的胞状结构。采用电弧喷涂方法制备的Cu涂层和基体的结合强度在14MPa左右,气源不同对电弧喷涂后的涂层与基体结合影响不大。电弧喷涂的涂层孔隙率在5%以下,涂层中层状组织堆叠效果明显;等离子喷涂的涂层孔隙率在8%~10%之间。通过XRD检测发现,使用冷喷涂方法更适合制备导电用铜涂层。采用四探针测试仪测试不同涂层的电阻率,发现等离子喷涂、电弧喷涂和冷喷涂的电阻率相差较小,接近于纯铜的电阻率。温升试验证明,喷涂方法制备的涂层可以用于铝合金高压开关静接触表面。
【关键词】：等离子喷涂 电弧喷涂 涂层 冷喷涂 电阻率
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-21
• 1.1 热喷涂技术概述10-11
• 1.2 电弧喷涂技术概述11-13
• 1.2.1 电弧喷涂的特点12-13
• 1.3 等离子喷涂技术概述13-17
• 1.3.1 等离子喷涂技术发展历史14-15
• 1.3.3 等离子喷涂涂层结构及喷涂参数15-17
• 1.4 冷喷涂技术概述17-18
• 1.5 电镀工艺概述18-19
• 1.6 铜基触头材料及发展19-20
• 1.6.1 触头材料性能要求19
• 1.6.2 铜基涂层材料的制备19-20
• 1.7 课题提出及主要研究内容20-21
• 第2章 实验材料、设备和方法21-29
• 2.1 材料的选择及实验设备21-23
• 2.1.1 基体材料的选择21-22
• 2.1.2 涂层材料22
• 2.1.3 粘结层材料22-23
• 2.1.4 电弧喷涂实验设备23
• 2.1.5 等离子喷涂实验设备23
• 2.1.6 冷喷涂实验设备23
• 2.2 喷涂预处理及工艺参数23-24
• 2.2.1 粉末准备及基体处理23-24
• 2.2.2 喷砂粗化24
• 2.2.3 喷涂参数选择24
• 2.3 电镀工艺24-25
• 2.4 显微组织分析25-29
• 2.4.1 宏观形貌分析25-26
• 2.4.2 光学金相显微镜及扫描电镜分析26
• 2.4.3 涂层成分与结构分析26
• 2.4.4 涂层孔隙率分析26
• 2.4.5 表面粗糙度分析26-27
• 2.4.6 涂层硬度测试27
• 2.4.7 抗拉强度测试27-28
• 2.4.8 电阻率检测28
• 2.4.9 温升实验28-29
• 第3章 不同方法制备涂层形貌分析29-58
• 3.1 电弧喷涂法制备涂层29-35
• 3.1.1 5052铝合金基体喷涂涂层截面形貌29-31
• 3.1.2 2A12铝合金基体喷涂涂层截面形貌31-35
• 3.2 等离子喷涂法制备涂层35-43
• 3.2.1 5052铝合金基体喷涂涂层截面形貌35-37
• 3.2.2 2A12铝合金基体喷涂涂层截面形貌37-40
• 3.2.3 使用Ni5Al粘结层的涂层形貌40-43
• 3.3 冷喷涂法制备涂层43-44
• 3.4 电镀层形貌分析44-46
• 3.5 XRD结果分析46-53
• 3.5.1 电弧喷涂涂层46-48
• 3.5.2 等离子喷涂涂层48-50
• 3.5.3 冷喷涂涂层50-51
• 3.5.4 电镀层51-53
• 3.6 喷涂涂层孔隙率分析53-56
• 3.6.1 电弧喷涂涂层53-55
• 3.6.2 等离子喷涂涂层55-56
• 3.6.3 冷喷涂涂层56
• 3.7 本章小结56-58
• 第4章 涂层性能测试58-65
• 4.1 涂层表面粗糙度分析58
• 4.2 涂层表面硬度的测量58-60
• 4.3 涂层与基体结合强度测量60-61
• 4.4 涂层电阻率测量61-62
• 4.5 温升实验62-63
• 4.6 本章小结63-65
• 第5章 结论65-66
• 参考文献66-69
• 在学研究成果69-70
• 致谢70

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈丽梅;李强;;等离子喷涂技术现状及发展[J];热处理技术与装备;2006年01期

2 ;武汉材保所：重新启用高能等离子喷涂设备 为建设“两型”社会作贡献[J];表面工程资讯;2008年02期

3 ;等离子喷涂设备简介[J];材料保护;1966年04期

4 ;等离子喷涂[J];机车车辆工艺;1971年05期

5 高奉周;;大功率等离子喷涂枪鉴定会在沈阳举行[J];焊接;1980年06期

6 耿家林;;等离子喷涂修复发动机传动杆[J];航空工艺技术;1981年07期

7 谷式，

本文编号：662078