常用的表面改性方法有:热喷涂技术,堆焊技术,硬质合金镶块等方法。在工业生产中这些技术都会存在些或多或少的问题,有的方法甚至出现硬性缺点得不偿失[6]。使用热喷涂技术处理工件表面时,涂层的厚度大小只能在一定的小范围内,不能超过这一范围,经该技术处理的涂层硬度不高。堆焊技术在焊接过程中,工件材料表面受热不均匀,容易导致工件变形及局部地区应力集中,最终导致设备的使用寿命下降[7]。堆焊是一层一层焊道堆上去,工件表面非常粗糙不平,耐磨性能低。本论文使用的钎焊涂层方法克服了上述方法的缺点。

上世纪80年代国外发展起来的一种新型表面涂层技术——“金属布”,这种技术是将所需要的金属粉末与粘结剂适当混合后根据需要制成具有一定厚度和柔韧性的“布”,然后将该布用刀切成所需要的形状以供使用[8]。本片论文简介了双层“金属贴布”法在碳钢表面形成的涂层及其涂层的微观组织结构及性能。从试验结果表面,涂层中的相组成为WC相、α-Co相、β-Co相、γ-Fe相及Ni相;涂层组织中存在WC相及粘结相;并且在涂层中没有发现气孔[9]。也就是说涂层与碳钢基体发生成分相互融合形成了冶金结合,形成的接合面的结合强度大于单层“金属布”[10]。从试验的数据可以看出,双层金属布的收缩率小于单层的。圆环柱面的涂层用双层时,形成的组织致密无气孔,而单层金属布就会出现诸多裂纹或者有杂质渗入。

柔性“金属贴布”涂层技术是上世纪80年代国外发展起来的新型表面涂层技术,它是一种使用粉末冶金方法将所需粉末与粘结剂经过适当压制过程制成具有良好柔韧性的“金属布”,然后将“布”冲洗、剪切成涂覆区域的形状并且复合到各种形状钢基体表面的焊接部位,经过液相烧结处理后,工件表面得到符合要求的耐磨、耐腐蚀的性能的技术[11]。大部分工件都是以磨损为主要失效形式,由此将会导致机械设备工作效率降低,设备工件的更换更为繁琐,产品质量下降,设备的消耗增加等问题,造成巨大的经济损失。

1。2 钎焊涂层的特点

目前,在我国“金属布”涂层相关研究中,应用的主要制备方法有:激光熔覆、真空熔烧、感应熔覆、钎焊和热压烧结等[12]。这里主要介绍真空熔烧。

钎焊涂层技术是一种在现代发展起来的新型表面冶金新技术,这项技术是在一定的真空条件下进行,把热能加在基体金属的涂层上,此时材料粉末未熔合,并使得钎料充分润湿基体的表面[13]。刚一接触涂层与基体立即发生互溶扩散,随后就会在在涂层与基体之间的区域形成互溶区,经过冷却后形成牢固冶金结合,从而形成耐磨、耐蚀的烧结涂层技术。

在中国,当涉及到真空烧结技术就不得不提到中国钢铁研究所,该研究所在一次管磨损和柴油发动机排气阀和其他机械零件上使用这项技术,并取得了令人印象深刻的成就[14]。真空熔烧技术具有诸多优点,在这里就不在多说了,前文已经提到过。

钎焊涂层具有以下几个优点:一是构建上致密无裂纹气孔,该涂层密闭,它的防腐蚀能力强于电镀层和热喷涂层;二是钎焊时焊接涂层的厚度范围很广,基本上达到所有实用工具的要求;三是钎焊涂层成分可以便捷地改变,涂层硬度值大小范围也很广,并且硬度值的大小分布均匀,不会出现硬度的突然变化[15]。这是因为该项焊接技术能使涂层中颗粒分布均匀。但是该项技术也存在缺点,真空熔烧焊接时间很长,大大提高了工人的工作量,并且焊接时的温度高,容易发生危险,危及人的生命财产安全,真空熔烧非常消耗能源,成本增加,涂层颗粒粘附性较差,这也影响到最终产品的质量。

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