Ni-ZrO2纳米复合涂层的制备及其耐磨耐蚀性能研究.pdf

浙江理工大学学报(自然科学版)，第33卷，第3期，2015年5月 of Sci—Tech Sciences) Journal University(Natural Zhejiang 2015 V01．33，No．3，May 文章编号：1673—3851(2015)03—0336—04 Ni—Zr02纳米复合涂层的制备及其耐磨耐蚀性能研究 裴旭1’2。易剑2，王鞠1 (1．浙江理工大学材料与纺织学院，杭州310018；2．台州学院机械工程学院，浙江台州318000) 摘要：采用电火花沉积和激光熔覆技术在45号钢基体表面沉积制备Ni．Zroz复合涂层。通过研究涂层的显 微硬度分布、耐磨和防腐性能发现：在900W功率下，电火花沉积的Ni基过渡层质量较好，过渡层厚度达到了 110 ptm左右，且与基体冶金结合具有较高的结合力。利用激光熔覆技术在Ni基过渡层上熔覆纳米ZrOz粉体 度可达1145HV0．1，相对于基体，硬度提高了3．8倍。摩擦磨损和腐蚀试验发现复合涂层的耐磨性能和耐蚀性能较 基体都有明显的提升。 关键词：纳米氧化锆；45号钢；电火花沉积；激光熔覆；复合涂层；耐磨耐蚀 中图分类号：TB304 文献标志码：A 能对金属表面进行沉积处理的工艺技术。在氩气氛 0引 言 围保护下，金属工件(阴极)和电极材料(阳极)的接 随着模具行业的发展，对模具的使用寿命和精 触部位产生高温，使电极材料与被沉积的工件之间 度的要求越来越高。磨损和腐蚀是导致模具使用过 产生火花放电，形成沉积层[5_6]。电火花沉积涂层和 程中失效的主要因素。表面强化技术可以在金属材 金属工件表面属于冶金结合，改善了工件表面的物 料表面形成耐磨、防腐、耐高温和具有某些其他特殊 理化学性能及力学性能，材料心部的性能不受影响。 性能的保护层，以此来扩展金属工件的应用范围和 使用电火花沉积技术可以有效地提高工件表面的抗 使用寿命口]。同时该技术也可以用于对损坏区的局 高温氧化性、耐磨性以及耐腐蚀性等[7。8]。近年来， 部修复。故采用表面强化技术，在模具表面沉积防 激光熔覆技术得到了大量的研究与发展，它通过激 腐、耐磨的陶瓷涂层开始受到人们的关注。然而，常 光束快速加热基体表面的熔覆材料，使其在极短的 用的耐磨、防腐陶瓷涂层由于热膨胀系数与金属基 时间内熔化并迅速冷却凝固，进而在基体表面得到 体相差过大，导致涂层热应力大，容易开裂。Zr02熔覆涂层。本文通过电火花沉积技术在基体上沉积 由于热膨胀系数高，且具有硬度高、耐磨性能好和热 了一层Ni基合金过渡层，然后利用激光熔覆技术在 稳定性较强等优良性能，已经得到了广泛应用[2。3]。 其上涂覆了一层Zr02涂层，并对该复合涂层的耐 为了进一步减小ZrO。涂层与金属基体间热膨胀系 磨耐蚀性能进行研究。 数的差异，降低涂层与基体间热应力，常常在ZrO： 1 实验材料及方法 涂层与金属基体间增加一个金属过渡层。相对于合 mmX25mmX 金涂层，金属一ZrO。复合陶瓷涂层因其物理化学性 基体材料为45号钢，尺寸为40 10 能优良、机械强度高、硬度高和热膨胀系数小等特 mm，成分见表1。电极材料为镍基合金，直径为 点，已被广泛应用于刀具和模具等制造业中[4]。 3．2mm，成分见表2。实验前用4008砂纸打磨基 电火花沉积(ESD)是一种利用高密度能量的电体，然后用超声波和酒精清洗去除表面油污。 收稿El期