论文部分内容阅读
在ZL101基材表面预置Nocolok R钎剂,用大气等离子喷涂(APS)方法制备Ni-5wt.%Al涂层。通过对不同表面预处理后所制备涂层的结合强度进行对比,研究了钎剂预处理方法对涂层结合强度的影响,并在此基础上采用正交试验对主要的喷涂工艺参数进行了优化。同时,结合界面温度的计算与单道粒子的扁平铺展实验分析了钎剂预处理对涂层界面结合的作用机理。
研究结果表明钎剂预处理有助于提高涂层的结合强度。基材在较小的表面粗糙度(Ra=0.23μm)下,采用钎剂预处理后所得涂层的结合强度(32.4 MPa)高于无钎剂预处理时涂层的结合强度(24.3 MPa),也高于喷砂预处理(Ra=7.97μm)时的涂层结合强度(28.2 MPa)。同时,经过钎剂预处理后涂层与基材结合处出现了Al元素向涂层中的过渡。
选用三因素三水平正交实验对喷涂工艺参数进行优化,得到涂层厚度为250μm时的最优工艺参数,即喷涂距离为120 mm、钎剂预涂量0.8 mg·cm-2、预热温度300℃。预热温度是对涂层结合强度影响最大的因素,随喷涂距离和钎剂预涂量的增大,涂层的结合强度减小,优化后涂层最高结合强度可达48.7 MPa。当涂层厚度增加至400μm,涂层的结合强度有所下降,最高结合强度为35 MPa,此时喷涂距离对涂层结合强度的影响作用显著提高。
结合界面温度的计算对钎剂预处理促进涂层结合的机理进行了分析,结果表明喷涂粒子温度、基材温度以及界面传热系数是钎剂预处理时影响界面温度的主要因素。通过控制喷涂工艺以获得较高的界面温度是有效促进钎剂发挥作用的关键,当喷涂粒子温度及基材温度较高时,粒子的铺展半径变大,飞溅减小,基材表面预置的钎剂更易发挥作用,使界面处形成局部化学冶金结合的可能性增加,涂层的结合强度提高。