激光熔覆離子滲硫原位合成自潤(rùn)滑涂層研究.pdf

1、海水液壓系統(tǒng)與海洋環(huán)境相容、無(wú)環(huán)境污染、抗燃性好、功率大且操作簡(jiǎn)單,在海洋工程領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。海水液壓泵是海水液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ),采用全海水潤(rùn)滑方式使液壓泵面臨嚴(yán)重摩擦磨損、腐蝕和氣蝕等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。針對(duì)以上問(wèn)題,本文提出采用激光熔覆和離子滲硫技術(shù)復(fù)合處理在海水泵關(guān)鍵零部件表面制備耐磨耐蝕自潤(rùn)滑涂層,以提高海水泵的整體壽命。
　　 采用自制SD-Ni55合金粉末制備Ni55激光熔覆層。涂層成形性、潤(rùn)濕性和脫渣性良好,表面光亮

2、無(wú)裂紋。涂層主要由Cr2Ni3、γ-(Fe,Ni)、Ni17W3、Fe0.64Ni0.36、WC、Cr7C3和CrSi2等物相組成。涂層底部為發(fā)達(dá)的樹枝晶,樹枝晶和枝晶間都含有大量的Fe元素;中部為γ-(Fe,Ni)基體上分布著大量長(zhǎng)條狀碳化物Cr7C3以及少量零散分布的菊花狀強(qiáng)化相CrSi2;頂部組織與中部相似,但方向性減弱,晶粒更加細(xì)小致密。涂層顯微硬度在550～625HV0.2之間,摩擦系數(shù)為0.75,比45鋼摩擦系數(shù)低16.7％

3、;涂層磨損量約為45鋼的1/5,但對(duì)磨副損傷較大。涂層自腐蝕電位和自腐蝕電流密度分別為-395.9mV和2.75μA.cm-2,耐蝕性較Ni基WC涂層(-557.8mV和11.58μA.cm-2)明顯提高。
　　 為使Ni55激光熔覆層具有自潤(rùn)滑性能,采用低溫離子滲硫技術(shù)在涂層表面原位合成硫化物固體潤(rùn)滑劑。硫化物層為3～41μm厚的灰黑色帶狀層,與基體之間無(wú)明顯過(guò)渡,表面疏松而多孔,由微納米級(jí)的尖島狀顆粒堆砌而成;硫化物層主要由

4、單質(zhì)Fe、Ni,FeS、FeS2、NiS等硫化物顆粒以及Cr、Fe的氧化物組成。低溫離子滲硫處理能大幅降低Ni55激光熔覆層的摩擦系數(shù),減輕摩擦副的磨損。干摩擦條件下,Ni55復(fù)合改性層摩擦系數(shù)為0.6,較Ni55激光熔覆層降低約20％,磨損量?jī)H為激光熔覆層的1/3.8。油潤(rùn)滑條件下,Ni55復(fù)合改性層摩擦系數(shù)為0.03,較Ni55激光熔覆層降低53.3％,磨損量為原來(lái)的1/6.1。Ni55激光熔覆層滲硫后的自腐蝕電位為-542.6mV

5、,自腐蝕電流密度為6.269μA-cm-2。滲硫后Ni55激光熔覆層耐蝕性略微降低,但仍比Ni基WC激光熔覆層好。
　　 在SD-Ni55合金粉末中添加10％的W元素,采用激光熔覆和離子滲硫復(fù)合處理在Ni+W激光熔覆層表面原位合成硫化物固體潤(rùn)滑劑。滲硫?qū)訛楹谏珟顚?厚度約2μm,表面微觀形貌與Ni55復(fù)合改性層相似,但顆粒更加細(xì)小。滲硫?qū)又饕蓡钨|(zhì)Fe、Cr、W,FeS、WS2、NiS和FeS2等硫化物以及鐵的氧化物組成。干摩