電弧噴涂固液復合工藝研究.pdf

1、熱噴涂作為表面工程領域里應用最多的技術之一，具有施工靈活，實用性強，應用面廣，生產效率高等特點，在防腐、耐磨等領域得到廣泛運用。但熱噴涂涂層與基體結合方式一般是機械結合，很容易發(fā)生涂層剝落，限制了熱噴涂技術的應用。為了提高涂層和基體的結合強度，本文采用復合鑄造的技術來實現(xiàn)基體和涂層之間的冶金結合。首先通過熱噴涂技術在型芯表面噴涂一層涂層，將熔融的金屬液澆注到模具中實現(xiàn)涂層和基體的結合，該方法改變了傳統(tǒng)熱噴涂工藝先有產品本體后有噴涂層的觀

2、念束縛，為涂層和基體的連接提供了一種全新的思路。
　　本文通過控制基體材料、預處理、鑄造過程和后處理工藝，研究界面的結合情況，得到如下結果和結論：
　?、偻ㄟ^固液復合鑄造的方法，成功制備出了具有冶金結合界面的 Al/Al、Al/A356和Al/AZ91復合鑄件，說明該方法具有可行性并可應用于多種材料。
　　②鋁涂層表面氧化膜對界面的結合有重要的影響。在鋁基體和鋁涂層液固復合的過程中，該氧化膜將阻礙界面間的潤濕，對涂層進

3、行表面處理破碎這層氧化膜將促進界面生成冶金結合界面。在鎂合金基體和鋁涂層液固復合過程中，鎂合金液可以與氧化膜發(fā)生反應而破碎該氧化膜，實現(xiàn)界面間的潤濕，形成冶金結合界面。
　?、劢缑鎯蓚鹊脑貙w與涂層的結合產生重要的影響。和純鋁基體相比，A356基體中Si、Mg元素降低界面間的潤濕角和合金熔點，促進界面的冶金結合，并在界面形成一個過渡區(qū)域。AZ91熔液中Mg可與鋁涂層表面氧化物反應，并進行相互擴散，在界面形成三個擴散層，實現(xiàn)冶金

4、結合。
　?、茈S著澆注溫度的升高，涂層和基體的結合方式由機械結合逐漸轉化為冶金結合。一方面，溫度的升高有利于界面間的潤濕，另一方面，升高溫度可增加界面間液固復合的時間，促進界面間發(fā)生熔合和擴散作用。
　　⑤對于機械結合界面，熱處理難以改變其結合狀態(tài)。對于冶金結合界面，熱處理可使基體組織更加細小，涂層和基體組織過渡更加平緩，增加擴散區(qū)域寬度。
　?、迣σ苯鸾Y合界面的組織和成分進行了觀察分析。純鋁涂層存在大量的片層狀氧化物

5、，這些氧化物之間的組織與純鋁基體一致并連為一體。鋁涂層與A356的結合界面出現(xiàn)一個過渡區(qū)域，該區(qū)域組織比較細小。鋁涂層和AZ91界面出現(xiàn)三個擴散層，這三個擴散層分別為Al12Mg17+?（Mg）、Al12Mg17和Al3Mg2+氧化物。
　?、咄繉雍突w的結合機制可分為三個過程：潤濕、熔合和擴散、滲透。潤濕是實現(xiàn)冶金結合的先決條件，涂層表面狀態(tài)、元素、溫度等因素將影響界面潤濕角。熔合和擴散將決定界面過渡層的寬度，溫度和界面元素是主