金屬陶瓷涂層因具有高硬度、高耐磨性和低成本等優(yōu)點,被廣泛用于模具鋼的表面修復(fù)和強化領(lǐng)域。目前有多種技術(shù)可用于制備金屬陶瓷涂層,由于電火花沉積工藝具有熱影響區(qū)小,涂層與基體冶金結(jié)合性好,且對操作環(huán)境適應(yīng)性強等特點,在制備金屬陶瓷涂層方面具有獨特優(yōu)勢。本文采用電火花沉積技術(shù)在H13鋼基體表面分別制備了Ti（C,N）和WC-Ni基金屬陶瓷涂層,系統(tǒng)研究了工藝參數(shù)對涂層厚度及表面粗糙度的影響規(guī)律,以及涂層的組織結(jié)構(gòu)、顯微硬度和摩擦磨損性能。同時采用Ni棒和Mo棒作為電極,在基體表面制備了以Ni和Mo為過渡層的金屬陶瓷復(fù)合涂層,對比研究了單一金屬陶瓷涂層及其復(fù)合涂層的物相組成、組織特征以及力學(xué)性能。在H13鋼表面制備了Ti（C,N）基金屬陶瓷涂層,優(yōu)化后的工藝參數(shù)為:沉積功率1000W,輸出電壓60V,放電頻率700Hz,比沉積時間為5min·cm^-2。Ti（C,N）基金屬陶瓷涂層的厚度可達(dá)30⁴0μm,表面粗糙度Ra約為2μm。涂層中的主要物相包括TiC_0.7N_0.3、MoC、Ni₁₇... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：110 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

電火花沉積技術(shù)原理圖

第1章緒論3圖1.2所示為電火花沉積過程示意圖。電極作為正極，基體金屬作為負(fù)極，并通以惰性氣體進(jìn)行保護(hù)，當(dāng)電極和基體接觸的瞬間會發(fā)生短路并將電容存儲的能量進(jìn)行釋放，由于脈沖放電時的電流密度大（約為105~106A/cm2），局部的電場強度可達(dá)106V/cm2，遠(yuǎn)高于空氣的擊穿電場強度103V/cm2，滿足了低壓脈沖放電的要求，因此可以產(chǎn)生火花放電并形成脈沖微弧[2]�；鸹ǚ烹娽尫诺哪芰靠梢允沟秒姌O和基體接觸表面形成溫度高達(dá)8000~25000℃的微區(qū)熔池，借助火花放電的高能量可以使電極材料過渡到基體表面形成沉積層[3]。圖1.2電火花沉積過程示意圖Fig.1.2Schematicdiagramofelectrosparkdepositionprocess關(guān)于電火花沉積過程中電極材料轉(zhuǎn)移到基體表面的機理，現(xiàn)階段并沒有一個清楚的認(rèn)識。Galinov[4]等人認(rèn)為電火花放電過程中電極材料的轉(zhuǎn)移以固態(tài)或液態(tài)的形式進(jìn)行，在固態(tài)下，來自電極的粒子撞擊并粘附在基體表面；在液態(tài)下，電極表面熔融液滴被分離、轉(zhuǎn)移，隨后凝固在基體上形成沉積層；而氣態(tài)的電極材料大部分會消散在空氣中，不會參與物質(zhì)轉(zhuǎn)移。Johnson[5]等人提出電火花沉積時的電極材料傳遞機制可以分為球狀機制和噴霧狀機制，當(dāng)氣體介質(zhì)為空氣或者氮氣時，放電時會形成高導(dǎo)熱的等離子體，促進(jìn)球狀液滴生成，并在等離子體的加速下向基體方向移動，以典型的“飛濺”狀態(tài)沉積到基體表面形成涂層，稱為球狀機制。Liu等人建立了旋轉(zhuǎn)電極電火花沉積過程時球狀液滴過渡的物理模型，如圖1.3所示[2]。噴霧狀傳質(zhì)機制則發(fā)生在氬氣被電離的情況下，這是由于生成的等離子體熱導(dǎo)率低，熔融電極材料在等離子流力作用下以細(xì)小噴霧狀過渡到基體表面，形成精細(xì)的亞光涂層外觀。相關(guān)研究人員對于傳質(zhì)過程的共識在于每次脈沖過程都會產(chǎn)生熔融電極材料的過渡并?

吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文4電火花沉積技術(shù)可以用于機械零部件表面的強化，與其他表面涂覆或沉積技術(shù)相比，具備以下獨特優(yōu)點:（1）電火花沉積設(shè)備操作方便，成本較低。常見的電火花沉積設(shè)備包括電源和沉積槍，重量較輕，易于攜帶，且在電火花沉積時只需通惰性氣體進(jìn)行保護(hù)，無需真空條件，因此可以在多種生產(chǎn)環(huán)境下進(jìn)行沉積。此外，電火花沉積技術(shù)可以用于形狀復(fù)雜的大型零部件，使得該技術(shù)具備很強的適用性。（2）電火花沉積制備的涂層與基體為冶金結(jié)合，結(jié)合強度高。涂層的沉積過程并不是材料的機械疊加，而是通過反應(yīng)形成新的合金層。圖1.3單脈沖電火花沉積的液滴過渡模型[2]Fig.1.3Droplettransitionmodelofmonopulseelectrosparkdeposition（3）電火花沉積過程熱輸入量非常小，使得基體材料保持或接近室溫，避免其發(fā)生熱變形或微觀組織上的改變。這有助于保證機械零部件的尺寸精度和力學(xué)性能。（4）電火花沉積是一種快速升溫冷卻的過程，制備的涂層組織致密，晶粒細(xì)小，在一定條件下可形成非晶結(jié)構(gòu)。這樣的結(jié)構(gòu)有利于提高涂層的耐腐蝕性和耐磨性。（5）電火花沉積過程不會產(chǎn)生煙塵或有毒有害氣體，因此是一種環(huán)境友好型的表面強化技術(shù)。1.2.3電火花沉積技術(shù)的應(yīng)用電火花沉積技術(shù)由于具有許多獨特的優(yōu)勢，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，其

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3297959