鎢極氮弧堆焊TiCN-金屬復(fù)合涂層研究.pdf

1、將鎢極氮?dú)獗Ｗo(hù)堆焊技術(shù)和原位合成技術(shù)相結(jié)合,提出并研究開發(fā)了一種新的反應(yīng)涂層制備技術(shù)一鎢極氮弧堆焊技術(shù)(國家專利:200910074595.4)。利用氮電弧放電過程的高溫,使熔融的預(yù)涂粉末與兼作保護(hù)氣體和反應(yīng)氣體的氮?dú)獍l(fā)生反應(yīng),在堆焊過程中生成金屬陶瓷涂層。本文采用TXⅡ500氬弧焊機(jī),以工業(yè)氮?dú)?純度99.999％)為保護(hù)氣和反應(yīng)氣,以鎢極為陰極,在表面預(yù)涂鈦鐵粉、石墨粉和Fe粉的0235鋼基體表面制備了TiCN/金復(fù)合涂層,并著重圍

2、繞以下幾方面展開研究:
　　 分析了預(yù)涂粉末中鈦鐵粉、石墨粉和Fe粉含量對涂層硬度和物相的影響規(guī)律,獲得了粉末的最佳配比為Ti:C:Fe=1:1:1。
　　 分析了堆焊電流、堆焊速度、氮?dú)饬髁繉ν繉雍暧^形貌和微觀硬度的影響規(guī)律。結(jié)果表明:本實(shí)驗(yàn)條件下,電流240A時(shí),涂層表面成形較好,但熔合比較高,大量熔化的金屬基體稀釋了涂層,使得涂層硬度降低;堆焊速度為2mm/s和3mm/s時(shí),涂層中TiCN顆粒增強(qiáng)相較多,涂層的顯微

3、硬度較高;氮?dú)饬髁繉ν繉有阅苡绊戄^大,而對涂層表面成形影響不大,氮?dú)饬髁繛?0L/min時(shí),涂層中TiCN顆粒增強(qiáng)相最多,涂層的硬度最高可達(dá)HV0.21610。
　　 分析了涂層的組織結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成和物相組成,探討了TiCN涂層的形成機(jī)理。結(jié)果表明:涂層與基體呈冶金結(jié)合,涂層致密且未發(fā)現(xiàn)裂紋、夾渣和未熔合等現(xiàn)象;涂層中含有Ti、C、N、Fe及O等化學(xué)元素;本實(shí)驗(yàn)條件下,電流200A時(shí)涂層物相TiC0.51N0.12XRD衍射峰值

4、最強(qiáng),且在(102)、(014)晶面擇優(yōu)取向。氮?dú)饬髁?0L/min時(shí),TiC0.51N0.12衍射峰值最強(qiáng),且在(014)晶面擇優(yōu)取向。堆焊速度2-3mm/s時(shí),涂層中TiC0.51N0.12物相的質(zhì)量百分比最大。
　　 研究了堆焊電流、堆焊速度、氮?dú)饬髁繉iCN涂層耐磨性的影響規(guī)律,優(yōu)化了堆焊工藝參數(shù)。結(jié)果表明:工藝參數(shù)對涂層摩擦系數(shù)和耐磨性的影響較大,且氮?dú)饬髁亢投押杆俣葘ν繉幽Σ料禂?shù)和耐磨性的影響較大。干摩擦條件下Ti

5、CN涂層的耐磨性約是基體的10倍;運(yùn)用正交試驗(yàn)優(yōu)化的堆焊工藝參數(shù)為:堆焊電流為200A、鎢極直徑1.6mm、氮?dú)饬髁?2L/min、堆焊速度為2mm/s、熔覆厚度為1.5mm。
　　 探討了在預(yù)涂粉末中加入A1粉以期進(jìn)一步改善涂層綜合性能的可能性,通過鎢極氮弧堆焊工藝在Fe基體上制備出了TiAl(CN)涂層。結(jié)果表明:該涂層成形良好,與基體呈冶金結(jié)合,顯微硬度最高可達(dá)HV0.51710,與同條件下制備的TiCN涂層相比,涂層耐磨