冷喷涂耐磨自敏涂层的组织及其性能研究

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本文将磷光材料的发光指示性及耐磨材料的功能性相结合,利用功能涂层快速制备技术制备具有检测功能的新型耐磨自敏复合发光涂层,使涂层在保持耐磨材料本身功能的同时,具有发光指示性能。通过对复合发光涂层进行表面紫外激发,观察涂层的发光情况,以达到监测涂层存在的功能。  冷喷涂技术具有喷涂温度低(100℃~600℃)的特点,为了避免或排除高温对磷光材料发光性能的猝灭作用,本文利用冷涂技术,尝试在T3紫铜基体、45#钢基体上制备单一粉末涂层(铝酸锶粉末、高铝青铜粉末及Ni60合金粉末)及合金/磷光粒子复合发光涂层,利用显微镜、SEM、EDS能谱分析及XRD衍射分析等技术手段对冷喷涂层的涂层形貌、成分及物相组成进行观察分析,利用显微硬度仪及划痕试验机测试涂层力学性能,利用荧光显微镜及分光光度计测试观察磷光复合涂层的发光性能及微观发光组织,通过摩擦实验测试冷喷涂层的摩擦磨损性能,得到以下结论:  1、利用冷喷涂技术制备了 SrAl2O4:Eu2+,Dy3+涂层,高铝青铜涂层及高铝青铜磷光复合涂层,喷涂层结合形式为机械结合及冶金结合,相同工艺条件下未能制备出Ni60涂层及Ni60磷光复合涂层涂层。喷涂用铝酸锶颗粒及高铝青铜粒子成分在喷涂前后保持一致,未发生成分变化。  2、喷涂过程中,铝酸锶颗粒塑性变形程度低,且易发生破碎及溅射作用,使其基体表面无法形成一层厚度的连续涂层;Ni60颗粒硬度较高,撞击过程中塑性变形程度较低,无法与基体材料形成牢固的结合,无机材料铝酸锶粒子与合金相容性不好,掺杂后更不利于粒子的沉积,使得此工艺条件下 Ni60合金及Ni60/SrAl2O4:Eu2+,Dy3+粉末未能沉积形成涂层。  3、冷喷涂高铝青铜磷光复合涂层及Ni60磷光复合涂层,在紫外灯照射下,均可发出裸眼可识别的黄绿色可见光,涂层磨损后荧光现象消失,从而可用于监测涂层存在与否;涂层中磷光粒子百分比的降低是磷光复合涂层发光强度远低于原始粉末的主要原因,基体硬度增加造成了磷光粒子沉积率的下降,涂层发光强度越低。  4、磷光复合涂层中磷光粒子的添加提高了涂层的平均硬度,摩擦实验过程中,磷光粒子不断被剥落,作为硬质磨粒增加了涂层的磨损量。高铝青铜涂层磨擦表面较光滑,磨痕较浅,局部有剥落块粘附在摩擦表面,表现为轻度磨粒磨损及疲劳磨损;高铝青铜磷光复合涂层摩擦表面发生严重塑性变形,有较深犁沟存在,大块的剥落块以及磨屑被反复碾压后呈层片状粘附在磨痕表面,呈现磨粒、粘着、疲劳磨损特征。
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