激光熔覆镍基碳化钨涂层组织与性能研究

发布时间：2017-11-05 07:15

  本文关键词：激光熔覆镍基碳化钨涂层组织与性能研究

  更多相关文章： 激光熔覆 WC 复合涂层 耐磨性 耐腐蚀性

【摘要】：在金属表面添加涂层是提高金属表面性能非常有效的方法,可作为增强零件耐磨性、抗腐蚀性和强度的手段,因此,研究涂层及其涂层材料性能是很有意义的。本文以Ni60合金粉末和WC粉末为熔覆材料,使用半导体激光器在Q235钢表面制备金属陶瓷复合涂层,并且通过改变激光功率,扫描速度和WC粉末在熔覆材料中的比例来探讨工艺参数的变化对熔覆层组织与性能的影响,最终得到性能优异的Ni基WC金属陶瓷复合涂层。通过使用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、能谱分析仪等测试仪器对熔覆层宏观形貌与微观组织进行观察,可以发现,基体与熔覆层之间形成了非常牢固的冶金结合,但是随着功率的增大,扫描速度的降低,熔覆层宽度增加,表面呈现鱼鳞纹的形态并伴随有气孔的产生,表面粗糙度增大,出现飞溅现象以及局部凹坑等缺陷。涂层在单位时间内吸收的能量增加,涂层中的残余WC颗粒,以及在其周围出现的连续块状相W2C,花瓣状相Cr7C3、CrB,条状相Ni3B等碳化物、硼化物硬质相也大量分解,块状晶组织增多,树枝晶明显变粗大。当激光功率为2.2kw-2.6kw,扫描速度为300mm/min-500mm/min, WC含量为60%-70%时可以获得成型质量相对较好的熔覆层。在测量熔覆层的各项性能的时候,将Ni60涂层与Ni60/WC涂层进行对比研究。在研究中发现,Ni60/WC涂层硬度分布规律是从熔覆层的上部逐渐增大至中部达到最大值,进入熔合区硬度值开始呈阶梯状下降；随着功率增大,硬度值也变大,但是当功率过大时会使涂层中的各种相分解而生成大量树枝晶从而降低涂层的硬度,当功率P=2.6kw时,涂层硬度达到最大值580HV0.3；扫描速度V=500mm/min时,涂层的硬度达到最大值600HV0.3,是基体材料硬度(100HV0.3)的6倍；Ni60涂层的硬度在同等条件下可以达到270HV0.3；随着扫描速度的增大,涂层的磨损量从200mm/min时的6.6mg降低到了500mm/min时的3.9mg,磨损率也从0.37降低到了0.2,耐磨性增强；在熔覆层中加入WC陶瓷颗粒可以提高涂层的硬度及摩擦磨损性能,但是会使其腐蚀电位降低,腐蚀电流密度增大,降低了涂层的耐腐蚀性。
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4

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本文编号：1143155