冷喷涂Cu包覆AlN增强铜基复合涂层的制备与性能研究

1

作者 周胜 王金芳 +6 位作者 张孟 杨淑娟 唐宁 邵玲 陆青松 戴晟 张勇 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第22期72-81,共10页

目的 通过冷喷涂技术在铜基体上制备了具有高致密高硬度的Cu/AlN涂层,并研究化学镀预处理工艺对冷喷涂Cu/AlN复合涂层微观形貌、力学性能和耐腐蚀性能的影响。方法 采用冷喷涂技术在铜基体表面分别沉积Cu、Cu-AlN(球磨混合)和Cu-Cu@AlN... 目的 通过冷喷涂技术在铜基体上制备了具有高致密高硬度的Cu/AlN涂层,并研究化学镀预处理工艺对冷喷涂Cu/AlN复合涂层微观形貌、力学性能和耐腐蚀性能的影响。方法 采用冷喷涂技术在铜基体表面分别沉积Cu、Cu-AlN(球磨混合)和Cu-Cu@AlN(化学镀包覆)涂层,通过扫描电子显微镜(SEM)观察了涂层截面的微观形貌,通过能谱仪(EDS)对涂层元素组成进行了检测,并计算了涂层中AlN的沉积量。借助维氏硬度计和电化学工作站分别对涂层进行了显微硬度和电化学腐蚀行为测试。结果扫描电镜结果显示,Cu-Cu@AlN和Cu-AlN涂层有着比纯Cu涂层更加致密的微观组织,并且与基体的结合更好,孔隙更少。能谱仪结果显示AlN在涂层中分布均匀,并且Cu-Cu@AlN涂层中AlN的含量明显大于Cu-AlN涂层。Cu-Cu@AlN涂层具有最高的显微硬度(151.8HV),相比基体提升71%。在模拟海洋环境中的电化学测试结果表明,Cu-Cu@AlN涂层的自腐蚀电位最高(-0.1667V),表明其腐蚀倾向最低,自腐蚀电流密度最低(1.18μA/cm^(2)),相比Cu-AlN涂层降低了1个数量级,表明其具有最佳的耐腐蚀性能。电化学阻抗谱(EIS)测试结果表明,Cu-Cu@AlN涂层具有最高的电荷转移电阻(1625?·cm^(2)),证实其具有最佳的耐蚀性,这与动电位极化测试的结果一致。结论 通过化学镀预处理的粉体制备出的Cu-Cu@AlN涂层致密,AlN含量高,该涂层的显微硬度和耐腐蚀性能最好,有望应用在铜及铜合金制备的船舶构件,从而延长其在海洋环境中的服役寿命。 展开更多

关键词 冷喷涂 化学镀 铜基涂层 ALN 微观形貌 耐腐蚀性能

下载PDF 职称材料

海水环境中钛元素改性铜基激光熔覆层的摩擦行为研究 被引量：3

2

作者 向永华 陈卓 +4 位作者 赵耀 徐富家 崔秀芳 金国 徐滨士 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期138-144,共7页

目的通过激光熔覆作用,使钛元素与铜基合金生成耐磨的第二相组织,提升铜基合金表面在海水环境中的耐磨性能。方法采用激光熔覆技术在ZQAl9442镍铝青铜合金表面制备均匀的钛元素改性铜基涂层。采用SEM、EDS、XRD、摩擦磨损试验机等检测仪... 目的通过激光熔覆作用,使钛元素与铜基合金生成耐磨的第二相组织,提升铜基合金表面在海水环境中的耐磨性能。方法采用激光熔覆技术在ZQAl9442镍铝青铜合金表面制备均匀的钛元素改性铜基涂层。采用SEM、EDS、XRD、摩擦磨损试验机等检测仪器,对该改性涂层的显微组织、元素分布、硬度以及在大气与海水环境中的摩擦性能进行分析。结果改性涂层中,因钛元素添加生成了AlCu2Ti相,使得改性涂层的表面硬度在第二相析出强化的作用下得以提升,显微硬度可达(310±10)HV0.3,相比同质修复层,提升了14.8%。在海水环境中,改性涂层的摩擦系数远低于同质修复层。改性涂层在大气环境中的磨损机制为氧化磨损、粘着磨损及磨粒磨损,在海水环境中的磨损机制为磨粒磨损。结论通过在ZQAl9442铜合金表面进行激光熔覆,得到了兼具高硬度、高耐磨性和抗海水环境摩擦的钛元素改性铜基涂层,在一定程度上提升了镍铝青铜合金在海水环境中的服役寿命。 展开更多

关键词 海水环境 表面改性 第二相强化 激光熔覆 钛 铜基涂层 摩擦学行为

下载PDF 职称材料

铝合金表面激光熔覆Cu基复合涂层的组织及摩擦磨损性能 被引量：11

3

作者 董世运 韩杰才 杜善义 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第2期26-29,共4页

利用铜基熔体的液相分离作用 ,采用激光熔覆工艺 ,在 ZL10 4合金表面成功获得了球形颗粒体增强的过饱和(Cu,Ni)固溶体基复合材料涂层。 (Cu,Ni)固溶体的组织形态为胞状和树枝状 ,球形增强体内亚组织形态为颗粒状、穗状或树叶状。干滑动... 利用铜基熔体的液相分离作用 ,采用激光熔覆工艺 ,在 ZL10 4合金表面成功获得了球形颗粒体增强的过饱和(Cu,Ni)固溶体基复合材料涂层。 (Cu,Ni)固溶体的组织形态为胞状和树枝状 ,球形增强体内亚组织形态为颗粒状、穗状或树叶状。干滑动摩擦磨损试验表明复合材料熔覆层对 ZL 10 4合金表面耐磨性的提高作用很大。磨损过程中 ,ZL10 4合金主要发生了粘附磨损 ,出现了脱层现象 ; 展开更多

关键词 激光熔覆 组织 磨擦磨损性能 铝合金 表面改性 铜基复合材料涂层

下载PDF 职称材料

铜基自润滑涂层的研究进展 被引量：10

4

作者 陈雨晴 余敏 +1 位作者 曹开 陈辉 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期91-100,220,共11页

相比于传统的润滑油、润滑脂,固体润滑剂能够满足极端条件下的润滑要求。向铜基体中掺入固体润滑剂、合适的增强相颗粒,能形成铜基自润滑复合涂层,可以显著提高铜基涂层的减摩耐磨性。在国内外铜基自润滑复合涂层已有研究的基础上,首先... 相比于传统的润滑油、润滑脂,固体润滑剂能够满足极端条件下的润滑要求。向铜基体中掺入固体润滑剂、合适的增强相颗粒,能形成铜基自润滑复合涂层,可以显著提高铜基涂层的减摩耐磨性。在国内外铜基自润滑复合涂层已有研究的基础上,首先综述了铜基自润滑复合涂层的材料体系,即常用固体润滑剂和增强相的适用范围及其作用机理。润滑性能与强度配合协调的问题是铜基自润滑涂层的一个研究关键。然后介绍了制备铜基自润滑复合涂层的传统“热”技术,如粉末冶金、激光熔覆、热喷涂等,但都具有一定的局限性。对比发现,“低温”条件下进行的冷喷涂技术,在制备铜基自润滑涂层方面具有传统涂层制备技术不可替代的优势,可有效克服“热”技术问题,拥有极大的潜在应用价值。要获得厚度大、结合强度高、自润滑性能好且能适应复杂严苛服役环境的涂层,面临着巨大挑战,所以急需研发多润滑相/增强相新型涂层,或尝试冷喷涂复合加工技术。 展开更多

关键词 铜基自润滑涂层 润滑相 增强相 热喷涂 冷喷涂 电火花沉积 激光熔覆

下载PDF 职称材料

铜基类涂层的感应重熔特性研究 被引量：6

5

作者 蔚晓嘉 郭治安 薛锦 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第6期69-73,79,共6页

通过对铜基粉末喷涂层进行高频感应重熔试验及对重熔层进行显微分析、成份分析、相组成分析研究，探讨了在感应重熔条件下铜基类涂层的熔化特征、界面结构、组织性能等变化规律，首次将１种非自熔性铜基合金重熔成功，并获得了较满意的... 通过对铜基粉末喷涂层进行高频感应重熔试验及对重熔层进行显微分析、成份分析、相组成分析研究，探讨了在感应重熔条件下铜基类涂层的熔化特征、界面结构、组织性能等变化规律，首次将１种非自熔性铜基合金重熔成功，并获得了较满意的结合强度与组织结构． 展开更多

关键词 自熔性 感应重熔 铜基类涂层 热喷涂 结合强度

下载PDF 职称材料

冷喷涂温度对Cu-Ti_(3)AlC_(2)复合涂层微观组织及摩擦学性能的影响 被引量：2

6

作者 王慧鹏 李鹏 +3 位作者 王喜茂 郭伟玲 马国政 王海斗 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第15期207-215,共9页

为改善铜合金运动部件表面的摩擦学性能,采用冷喷涂技术在铜合金基体上制备了Cu-Ti_(3)AlC_(2)复合涂层,并探究了喷涂温度对涂层微观组织及性能的影响。使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对涂层表面与截面微观组织进行了表征,使用电... 为改善铜合金运动部件表面的摩擦学性能,采用冷喷涂技术在铜合金基体上制备了Cu-Ti_(3)AlC_(2)复合涂层,并探究了喷涂温度对涂层微观组织及性能的影响。使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对涂层表面与截面微观组织进行了表征,使用电子万能试验机、纳米压痕试验仪、往复式摩擦试验机分别测试了涂层的结合强度、显微硬度和摩擦学性能。研究表明,随着喷涂温度从600℃升高至800℃,Cu-Ti_(3)AlC_(2)复合涂层内部颗粒的变形量不断增大,颗粒间结合状态明显改善,结合强度提升约4倍,孔隙率降低23%,硬度增加71%,涂层磨损率降低53%。在800℃制备的Cu-Ti_(3)AlC_(2)复合涂层表现出最优的摩擦磨损性能,对其磨损机制进行了具体分析。结果表明,适当升高喷涂温度可有效提高涂层的致密度、力学性能和耐磨性能。 展开更多

关键词 冷喷涂 铜基陶瓷复合涂层 微观结构 力学性能 摩擦学性能

下载PDF 职称材料

冷喷涂铜基复合涂层及后处理技术的研究现状 被引量：1

7

作者 郭伟玲 邢志国 +2 位作者 李鹏 马国政 王海斗 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第19期192-204,共13页

冷喷涂技术的固态低温特性使其成为制备铜基复合涂层的重要手段之一,通过研究沉积机理、优化制备过程参数,调控后处理技术,可以改善铜基复合涂层的综合性能,从而扩大铜基复合涂层在功能性涂层、增材制造及增材再制造等领域的应用范围。... 冷喷涂技术的固态低温特性使其成为制备铜基复合涂层的重要手段之一,通过研究沉积机理、优化制备过程参数,调控后处理技术,可以改善铜基复合涂层的综合性能,从而扩大铜基复合涂层在功能性涂层、增材制造及增材再制造等领域的应用范围。文中从铜基金属复合涂层与铜基陶瓷复合涂层两方面综述了冷喷涂铜基复合涂层形成的机理,归纳了冷喷涂铜基金属复合涂层的四大结合机理和铜基陶瓷复合涂层的三个结合假设;分析冷喷涂过程参数对复合涂层微观结构及综合性能的影响,重点探讨了喷嘴结构与材质、载气类型与温度、喷涂颗粒结构与粒径、基体硬度与粗糙度等对复合涂层综合性能的影响;总结了多种后处理技术对复合涂层微观结构及综合性能的影响,以期为冷喷涂铜基复合涂层的研究与应用提供借鉴。 展开更多

关键词 冷喷涂 铜基复合涂层 后处理技术 微观组织 力学性能

下载PDF 职称材料

冷喷涂铜基复合涂层摩擦学性能研究进展与展望 被引量：4

8

作者 陈文元 谈辉 +2 位作者 程军 朱圣宇 杨军 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期52-58,共7页

铜基复合涂层因其良好的导热、导电、耐腐蚀与耐磨损性能在轨道交通、海洋船舶及冶金化工等领域获得了广泛应用。粉末冶金、热喷涂及电镀等主要涂层制备技术存在制备温度高、基底热损伤严重及涂层内应力高等缺点,这严重限制了铜基复合... 铜基复合涂层因其良好的导热、导电、耐腐蚀与耐磨损性能在轨道交通、海洋船舶及冶金化工等领域获得了广泛应用。粉末冶金、热喷涂及电镀等主要涂层制备技术存在制备温度高、基底热损伤严重及涂层内应力高等缺点,这严重限制了铜基复合涂层的发展与性能提升;而冷喷涂技术能克服以上缺点,可为具有良好力学与摩擦学性能铜基复合涂层的制备与应用提供新思路。然而,目前冷喷涂涂层制备过程中存在的硬质颗粒增强相与无机润滑相难沉积及其与基体间较弱的界面结合等问题,这些问题会对具有良好力学与摩擦学性能冷喷涂铜基复合涂层的设计与制备产生不利影响。因此,如何实现具有高致密度、低磨损与耐腐蚀冷喷涂铜基复合涂层的组分、结构设计与制备,将成为今后冷喷涂铜基复合涂层摩擦学性能研究的热点与难点。在研究冷喷涂铜基复合涂层制备及其摩擦学性能的过程中,研究人员通过金属包覆粉末与机械球磨等方法实现了硬质颗粒与无机固体润滑剂粉末在涂层基体中的有效沉积。此外,热处理、激光重熔及搅拌摩擦焊等涂层后处理工艺对改善冷喷涂铜基复合涂层的塑性及其内部颗粒的界面结合起到了积极作用,有望实现冷喷涂铜基复合涂层微观结构、力学性能与摩擦学性能的协同优化。本文综述了冷喷涂铜基复合涂层的摩擦学性能的研究现状及发展前景,总结了冷喷涂技术及其涂层沉积原理、冷喷涂铜基复合涂层摩擦学性能的研究进展及涂层后处理工艺等对涂层结构与性能的影响,以期为相关摩擦磨损的冷喷涂铜基复合涂层的设计、制备与应用提供参考。 展开更多

关键词 冷喷涂 铜基复合涂层 摩擦 磨损 润滑

下载PDF 职称材料

冷喷涂不同陶瓷含量Cu-Ti_(3)SiC_(2)复合涂层的微观组织及性能研究 被引量：3

9

作者 于天阳 马国政 +4 位作者 郭伟玲 何鹏飞 黄艳斐 刘明 王海斗 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期103-108,共6页

为获得摩擦学性能优良的金属-陶瓷复合涂层,采用冷喷涂技术在铜合金上制备了不同陶瓷含量的Cu-Ti_(3)SiC_(2)复合涂层。通过扫描电镜、纳米压痕仪、电子万能试验机、往复式摩擦试验机等对不同陶瓷含量的Cu-Ti_(3)SiC_(2)复合涂层进行了... 为获得摩擦学性能优良的金属-陶瓷复合涂层,采用冷喷涂技术在铜合金上制备了不同陶瓷含量的Cu-Ti_(3)SiC_(2)复合涂层。通过扫描电镜、纳米压痕仪、电子万能试验机、往复式摩擦试验机等对不同陶瓷含量的Cu-Ti_(3)SiC_(2)复合涂层进行了组织结构、力学性能和摩擦学性能的表征、分析。研究发现,Cu-Ti_(3)SiC_(2)复合涂层与对7075铝合金干摩擦过程中的主要磨损机制是粘着磨损,耐磨性能较好的涂层主要有两个特点:一是具备较好的力学性能,抗塑性变形能力较强;二是Ti_(3)SiC_(2)含量较高,可有效减少摩擦过程中Al的粘着。陶瓷含量过高时涂层内聚强度降低,相应力学和摩擦学性能下降。结果表明,适当增加陶瓷可有效提高涂层的致密度、结合强度,提升涂层的力学性能,增强涂层的耐磨性。 展开更多

关键词 冷喷涂 铜基复合涂层 微观组织 力学性能 摩擦学性能

下载PDF 职称材料

碳纤维/石墨-铜基自润滑耐磨复合涂层的摩擦学性能 被引量：2

10

作者 杨振伟 崔功军 王文杰 《科学技术与工程》 北大核心 2018年第33期149-153,共5页

为提高45~#钢的摩擦学性能,采用热压烧结技术,在45~#钢表面制备了以Ni为中间连接层的铜基自润滑耐磨复合涂层。采用扫描电镜和能谱仪对涂层表面及截面的微结构进行了分析;采用球-盘式摩擦磨损试验机与GCr15球配副,在不同载荷和速度下,... 为提高45~#钢的摩擦学性能,采用热压烧结技术,在45~#钢表面制备了以Ni为中间连接层的铜基自润滑耐磨复合涂层。采用扫描电镜和能谱仪对涂层表面及截面的微结构进行了分析;采用球-盘式摩擦磨损试验机与GCr15球配副,在不同载荷和速度下,研究了铜基自润滑耐磨复合涂层和基体的干摩擦学性能,并分析了磨损机理。结果表明:在所有试验条件下,含4wt%碳纤维和2wt%石墨样品的摩擦系数和磨损率均比45~#钢低,且在15 N载荷、500 r/min转速下显示出最优的摩擦学性能。 展开更多

关键词 铜基复合涂层 石墨 摩擦 磨损

下载PDF 职称材料

冷喷涂铜基陶瓷复合涂层沉积机理与结构性能优化研究进展 被引量：1

11

作者 王喜茂 赵运才 +3 位作者 郭伟玲 马国政 王慧鹏 王海斗 《材料导报》 CSCD 北大核心 2023年第24期117-126,共10页

陶瓷颗粒与铜颗粒的热膨胀系数差异较大,故热喷涂的高温制备易导致涂层分层、开裂和失效。冷喷涂具有热输入低、不易氧化、沉积率高等特点,可以降低甚至避免高温冷却造成的相关缺陷,因此在制备高质量的铜基陶瓷复合涂层时的优势明显。... 陶瓷颗粒与铜颗粒的热膨胀系数差异较大,故热喷涂的高温制备易导致涂层分层、开裂和失效。冷喷涂具有热输入低、不易氧化、沉积率高等特点,可以降低甚至避免高温冷却造成的相关缺陷,因此在制备高质量的铜基陶瓷复合涂层时的优势明显。本文首先对三种经典冷喷涂金属及金属合金涂层界面结合的基本概念和原理进行了概括,在此基础上对金属基陶瓷复合涂层的沉积机理进行了归纳总结;其次,从喷涂粉末制备工艺、喷涂前期基体状态和沉积过程工艺参数三个方面对铜基陶瓷复合涂层的组织结构和性能优化方法进行了梳理;最后,对冷喷涂铜基陶瓷复合涂层沉积技术和机理研究的发展方向进行了展望。 展开更多

关键词 冷喷涂 铜基陶瓷复合涂层 沉积机理 喷涂粉末制备 冷喷涂参数

下载PDF 职称材料

碳纤维/铜复合涂层材料研究 被引量：1

12

作者 杨正伟 程振财 +1 位作者 卢裕高 杨琪 《上海工程技术大学学报》 CAS 2013年第2期151-153,156,共4页

采用碳纤维替代铜锡铅三元轴承合金中的铅组元,以提高铜基复合涂层的耐磨减摩性能及避免铅对环境的有害影响.通过金相显微镜观察添加了碳纤维的铜基复合涂层的微观组织,并对其显微硬度、磨损量和摩擦因数进行测量.结果表明:镀铜碳纤维... 采用碳纤维替代铜锡铅三元轴承合金中的铅组元,以提高铜基复合涂层的耐磨减摩性能及避免铅对环境的有害影响.通过金相显微镜观察添加了碳纤维的铜基复合涂层的微观组织,并对其显微硬度、磨损量和摩擦因数进行测量.结果表明:镀铜碳纤维与铜基体结合良好,当碳纤维体积分数(φ)为0～9%时,随碳纤维体积分数的增加,涂层的显微硬度、耐磨性能和减摩性能也随之提高,有望用于替代含铅铜基滑动轴承. 展开更多

关键词 碳纤维 铜基复合涂层 磨损量 摩擦因数 滑动轴承

下载PDF 职称材料

铜基环氧粉末涂层性能研究

13

作者 朱亚萍 《造船技术》 北大核心 2002年第3期31-33,共3页

本文介绍了对铜材进行涂塑后所形成的环氧粉末涂层的各项物理。

关键词 铜基环氧粉末涂层 塑料涂层 材料性能 耐海水腐蚀 船舶

下载PDF 职称材料