不同摩擦參數(shù)下NiCr-Cr3C2涂層摩擦學(xué)性能研究

NiCr-Cr3C2是應(yīng)用最為廣泛的金屬/陶瓷復(fù)合材料之一，具有優(yōu)良的抗磨損性能，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于連鑄連軋軋輥表面耐磨涂層，火力發(fā)電廠燃煤鍋爐“四管”耐氣體沖蝕涂層，內(nèi)燃機(jī)車汽缸套內(nèi)壁耐磨涂層等領(lǐng)域。

超音速等離子噴涂是近年來熱噴涂技術(shù)的前沿領(lǐng)域，用此工藝制備的NiCr-Cr3C2涂層致密，其抗熱震性能和與超音速火焰噴涂(HVOF)相似，但成本僅為HVOF的一半，因此，采用超音速等離子制備NiCr-Cr3C2涂層將成為今后的發(fā)展趨勢(shì)。耐磨性能是NiCr-Cr3C2涂層的主要性能之一，已有研究對(duì)NiCr-Cr3C2涂層的磨粒磨損性能進(jìn)行了研究。

摩擦條件對(duì)涂層的摩擦性能有較大的影響，對(duì)于不同摩擦條件(摩擦副、載荷、和摩擦頻率)下，涂層摩擦行為的相關(guān)工作還較少。本文采用超音速等離子噴涂工藝制備NiCr-Cr3C2涂層，對(duì)涂層形貌進(jìn)行了觀察，測(cè)試了涂層的硬度、孔隙率、粗糙度等涂層基本性能；研究了摩擦參數(shù)對(duì)涂層摩擦系數(shù)的影響。

選用的基體材料為1Cr18Ni9Ti，試樣制成Φ24mm×7.8mm的圓盤。等離子噴涂前，將試樣打磨平整并用白剛玉(24目)進(jìn)行噴砂處理。噴涂用的KF-71合金粉末化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)為25NiCr，75Cr3C2；其熔點(diǎn)1400℃，粒度-325目~+400目，松裝密度2.26g?cm-3。采用某單位開發(fā)的高效能超音速等離子噴涂系統(tǒng)(HEPJ)制備厚(400±20)μm的NiCr-Cr3C2涂層。將已經(jīng)噴砂處理的試件固定在筒形夾具上，夾具由轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，噴涂過程中和噴涂后，用壓縮空氣對(duì)試樣進(jìn)行冷卻。噴涂線速度為40m/min，送粉量40g/min。

采用超音速等離子噴涂設(shè)備(HEPJ)制備了NiCr-Cr3C2涂層，涂層組織均勻致密，硬度較高。在本實(shí)驗(yàn)條件下，摩擦副和載荷對(duì)摩擦系數(shù)有較大影響，摩擦頻率(速度)對(duì)摩擦系數(shù)影響較小。SiC具有高硬度和良好的散熱性，是較為理想的摩擦副。載荷過小使磨合階段時(shí)間過長，不利于摩擦。