火焰喷涂镍基自润滑耐磨涂层及其摩擦学性能研究
发布时间：2021-08-03 19:07
镍基涂层综合性能良好,在工业领域中应用广泛。其中,镍包石墨涂层已成功应用于航空航天领域,但该涂层硬度低,耐磨性差,这限制了其摩擦学应用。为了改善镍包石墨涂层的摩擦学性能,本文通过火焰喷涂技术在镍包石墨涂层中分别引入WC颗粒与Ni60/WC复合颗粒,制备出多种镍基石墨/碳化钨复合涂层。研究了不同颗粒对镍包石墨涂层的微观结构以及常温/高温摩擦学性能的影响。开展了在镍包石墨涂层中添加WC颗粒的研究。结果表明,添加适量的碳化钨能够有效提高镍包石墨涂层的硬度与结合强度。当碳化钨含量为30wt.%时,涂层的摩擦系数仅稍有上升,但耐磨性能明显增强。碳化钨与镍基涂层之间具有较好的相容性,在摩擦过程中不易剥落,并能够抑制涂层中裂纹的扩展,减轻涂层的疲劳磨损程度。但是当碳化钨含量过高时,涂层中金属粘结相的含量则相对降低,涂层硬度下降,摩擦学性能反而变差。开展了在镍包石墨涂层中添加Ni60/WC复合颗粒（采用包覆粉与混合粉两种形式）的研究。结果表明,采用Ni60包覆WC粉末制备的复合涂层表面粗糙度较低,物相分布均匀,涂层致密度高。当包覆粉添加量在30wt.%以内时,复合涂层在摩擦过程中能够形成完整的自润滑膜...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
热喷涂分类
燕山大学工学硕士学位论文-10-动力。其他实验设备见表2-4。图2-1氧乙炔火焰喷涂喷枪表2-3火焰喷涂基本参数氧气压力(MPa)乙炔压力(MPa)压缩空气压力(MPa)喷涂距离(mm)0.40.070.2100表2-4实验所用器材及参数仪器名称型号生产厂家超声波清洗仪DS-2510DTH上海生析超声波仪器有限公司干燥箱DHG-9030A武汉中科万通仪器有限公司立式砂轮机－－筛网304不锈钢华天筛网电子天平FA1004上海良平仪器仪表有限公司搅拌器JJ-1金坛市华城开元实验仪器厂微机控制电子万能试验机WDW-100E济南科汇实验设备有限公司金相抛光机PG-1A上海标誉精密仪器有限公司精密切割机SYJ-200美国MTI公司2.2涂层制备方法镍包石墨涂层以及复合涂层的制备过程如下：(1)将304不锈钢用立式砂轮机打磨去除表面的氧化皮和油污，同时增大其表面粗糙度，经测量基材的粗糙度为4.8±0.28μm。打磨后用质量分数95%的乙醇超声波清洗2030min，然后用去离子水冲洗干净，烘干备用。
第2章实验设备及研究方法-11-(2)用电子天平称量不同质量配比的镍包石墨粉末与WC粉末于烧杯中，然后加入酒精混合，用搅拌器搅拌30min使其混合均匀，将混好的粉末置于干燥箱中60℃下干燥，做好记号备用。不同配比的镍包石墨粉末与Ni60/WC复合粉末的混合粉同理制得。(3)喷涂前将所有粉末放置干燥箱中120℃下保温2h烘干。喷涂时打开氧气、乙炔和压缩空气，调节至目标参数。将喷枪口置于距离基材100mm处垂直喷涂，每个样件喷涂五层。2.3涂层性能检测设备及表征方法2.3.1涂层表面形貌和厚度表征本文采用ZEISSSIGMA500扫描电镜(ScanningElectronMicroscopy，简称SEM)对镍包石墨涂层及镍基石墨/碳化钨复合涂层的表面和截面形貌进行表征，设备如图2-2所示。采用设备附带的高性能能谱仪(EnergyDispersiveSpectroscopy，简称EDS)确定元素的种类和含量的分布。通过涂层截面的SEM图像测量镍包石墨涂层和复合涂层的厚度。为了获得更为准确的涂层厚度统计值，每个涂层选取三个不同区域的截面SEM图像，且每个区域随机测量5处位置的涂层厚度值，综合以上数据利用origin软件求得涂层厚度最终值。由于粉末及涂层镶在环氧树脂后，树脂不导电，在电镜观察时容易发生荷电现象，影响SEM图像的质量。因此在对样件进行扫描电镜观察之前须采用CRESSINGTON108高性能离子溅射镀膜仪对其进行喷金处理，增强其导电性。图2-2ZEISSSIGMA500高分辨率场发射扫描电镜
【参考文献】：
期刊论文
[1]超音速火焰喷涂细晶WC-12Co涂层的组织性能[J]. 马宁,张柯柯,尹丹青,肖笑,叶福兴. 河南科技大学学报(自然科学版). 2020(02)
[2]镍及镍合金产品标准现状分析及应用[J]. 杨哲,杨宏,李桂,杨晗,程伟. 标准科学. 2019(10)
[3]NiCoCrAlY粘结层喷涂工艺对8YSZ热障涂层抗氧化性能的影响[J]. 李文生,王裕熙. 表面技术. 2019(08)
[4]爆炸喷涂Cr3C2-25NiCr涂层的微观结构及性能[J]. 赵坚,陈小明,毛鹏展,伏利,刘伟,张磊. 材料保护. 2019(01)
[5]等离子喷涂NiCr/Cr2C3、Ni/C及其复合涂层的耐磨性能[J]. 张楠楠,曹文慧,林丹阳,张悦,李德元. 沈阳工业大学学报. 2019(01)
[6]热喷涂粉末特性概述[J]. 崔珊,周鹏,周超. 科技资讯. 2018(29)
[7]镍基自润滑涂层的摩擦学性能[J]. 孙洋,李文生,胡伟,杨军,朱圣宇,范祥娟. 摩擦学学报. 2018(05)
[8]应用于垃圾焚烧炉的抗高温氯腐蚀镍基电弧涂层研究[J]. 徐霖,谭伟,朱青霞,陆琪琪,阮新宇,朱强,覃恩伟,吴树辉. 材料保护. 2018(05)
[9]镍基-氧化铝复合镀层的电沉积法制备及其性能研究[J]. 马红雷. 电镀与精饰. 2018(02)
[10]封严涂层腐蚀检测及评价方法研究[J]. 雷冰,胡胜楠,王祖华,李瑛,王福会. 腐蚀科学与防护技术. 2017(06)
本文编号：3320169
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
热喷涂分类
燕山大学工学硕士学位论文-10-动力。其他实验设备见表2-4。图2-1氧乙炔火焰喷涂喷枪表2-3火焰喷涂基本参数氧气压力(MPa)乙炔压力(MPa)压缩空气压力(MPa)喷涂距离(mm)0.40.070.2100表2-4实验所用器材及参数仪器名称型号生产厂家超声波清洗仪DS-2510DTH上海生析超声波仪器有限公司干燥箱DHG-9030A武汉中科万通仪器有限公司立式砂轮机－－筛网304不锈钢华天筛网电子天平FA1004上海良平仪器仪表有限公司搅拌器JJ-1金坛市华城开元实验仪器厂微机控制电子万能试验机WDW-100E济南科汇实验设备有限公司金相抛光机PG-1A上海标誉精密仪器有限公司精密切割机SYJ-200美国MTI公司2.2涂层制备方法镍包石墨涂层以及复合涂层的制备过程如下：(1)将304不锈钢用立式砂轮机打磨去除表面的氧化皮和油污，同时增大其表面粗糙度，经测量基材的粗糙度为4.8±0.28μm。打磨后用质量分数95%的乙醇超声波清洗2030min，然后用去离子水冲洗干净，烘干备用。
第2章实验设备及研究方法-11-(2)用电子天平称量不同质量配比的镍包石墨粉末与WC粉末于烧杯中，然后加入酒精混合，用搅拌器搅拌30min使其混合均匀，将混好的粉末置于干燥箱中60℃下干燥，做好记号备用。不同配比的镍包石墨粉末与Ni60/WC复合粉末的混合粉同理制得。(3)喷涂前将所有粉末放置干燥箱中120℃下保温2h烘干。喷涂时打开氧气、乙炔和压缩空气，调节至目标参数。将喷枪口置于距离基材100mm处垂直喷涂，每个样件喷涂五层。2.3涂层性能检测设备及表征方法2.3.1涂层表面形貌和厚度表征本文采用ZEISSSIGMA500扫描电镜(ScanningElectronMicroscopy，简称SEM)对镍包石墨涂层及镍基石墨/碳化钨复合涂层的表面和截面形貌进行表征，设备如图2-2所示。采用设备附带的高性能能谱仪(EnergyDispersiveSpectroscopy，简称EDS)确定元素的种类和含量的分布。通过涂层截面的SEM图像测量镍包石墨涂层和复合涂层的厚度。为了获得更为准确的涂层厚度统计值，每个涂层选取三个不同区域的截面SEM图像，且每个区域随机测量5处位置的涂层厚度值，综合以上数据利用origin软件求得涂层厚度最终值。由于粉末及涂层镶在环氧树脂后，树脂不导电，在电镜观察时容易发生荷电现象，影响SEM图像的质量。因此在对样件进行扫描电镜观察之前须采用CRESSINGTON108高性能离子溅射镀膜仪对其进行喷金处理，增强其导电性。图2-2ZEISSSIGMA500高分辨率场发射扫描电镜
【参考文献】：
期刊论文
[1]超音速火焰喷涂细晶WC-12Co涂层的组织性能[J]. 马宁,张柯柯,尹丹青,肖笑,叶福兴. 河南科技大学学报(自然科学版). 2020(02)
[2]镍及镍合金产品标准现状分析及应用[J]. 杨哲,杨宏,李桂,杨晗,程伟. 标准科学. 2019(10)
[3]NiCoCrAlY粘结层喷涂工艺对8YSZ热障涂层抗氧化性能的影响[J]. 李文生,王裕熙. 表面技术. 2019(08)
[4]爆炸喷涂Cr3C2-25NiCr涂层的微观结构及性能[J]. 赵坚,陈小明,毛鹏展,伏利,刘伟,张磊. 材料保护. 2019(01)
[5]等离子喷涂NiCr/Cr2C3、Ni/C及其复合涂层的耐磨性能[J]. 张楠楠,曹文慧,林丹阳,张悦,李德元. 沈阳工业大学学报. 2019(01)
[6]热喷涂粉末特性概述[J]. 崔珊,周鹏,周超. 科技资讯. 2018(29)
[7]镍基自润滑涂层的摩擦学性能[J]. 孙洋,李文生,胡伟,杨军,朱圣宇,范祥娟. 摩擦学学报. 2018(05)
[8]应用于垃圾焚烧炉的抗高温氯腐蚀镍基电弧涂层研究[J]. 徐霖,谭伟,朱青霞,陆琪琪,阮新宇,朱强,覃恩伟,吴树辉. 材料保护. 2018(05)
[9]镍基-氧化铝复合镀层的电沉积法制备及其性能研究[J]. 马红雷. 电镀与精饰. 2018(02)
[10]封严涂层腐蚀检测及评价方法研究[J]. 雷冰,胡胜楠,王祖华,李瑛,王福会. 腐蚀科学与防护技术. 2017(06)
本文编号：3320169
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