耐磨防滑热喷涂粉芯线材的研究
赵燕铃
煤矿机械
摘要:对已研制成的2种电弧喷涂用耐磨防滑金属粉芯线材进行了结合强度、抗拉强度、硬度、耐磨性、防滑性能的测试。试验结果表明:涂层Z16、Z17均具有良好的性能,其中Z16的综合性能最佳。
关键词:金属粉芯线材;电弧喷涂;结合强度;磨损;摩擦系数
1 前言
热喷涂工艺已被广泛地应用在船舶、汽车、飞行器的制造业中,现有的喷涂材料虽然可以达到很好的结合强度和硬度,但由于造价昂贵提高了产品的成本,不能满足对大面积加工表面的喷涂要求。本课题的研究目的是研制一种电弧喷涂用的耐磨防滑粉芯线材,用相对廉价的金属合金热喷涂粉末制备,并且在提高涂层的结合强度和硬度的基础上,进一步获得更好的防滑性能,最终取得良好的经济效益和社会效益。
2 试验材料及喷涂工艺
试验用喷涂基体材料为20钢,粉芯线材的原材料主要采用SPCC冷轧钢带及B、Fe、Cr、Mn、C等热喷涂粉末。制造粉芯线材的主要工艺过程为:钢带经几道轧辊逐步形成槽形,然后将混合均匀的合金热喷涂粉末送入钢带槽内,经轧制使钢带闭合成圆形,再经拔丝模逐级减径,拉拔成2·0 mm的粉芯线材。电弧喷涂试验采用DS—200型电弧喷涂设备。喷涂的工艺参数见表1。
3 试验结果及分析
3·1 金属粉芯线材电弧喷涂工艺性
经轧制、拉拔的粉芯线材表面光滑、刚度好、粉芯填充比较均匀,电弧燃烧稳定,具有良好的喷涂工艺性。
3·2 涂层结合强度
涂层结合强度测定是依据国标GB9796—88规定的拉力试验法,在垂直于基体表面的方向加载进行拉伸,使涂层与基体剥离,来检查涂层与基体的结合强度。有4种破断类型:(1)涂层从基体上全部脱落,此为结合强度;(2)涂层从基体上部分脱落,部分从胶层脱落,此时结合强度与胶粘结强度相近;(3)胶粘层破断,此时结合强度高于胶粘强度;(4)涂层层间破断,此时结合强度高于涂层自身强度。测量结果如图1所示。
3·3 显微硬度
测定涂层硬度的试样,表面及其背面应为平面,且相互平行,涂层表面应光滑洁净。每个试样至少要取5个点测量,其中测定点的距离或任一测定间距试样边缘的距离不小于3 mm。试样厚度应保证试验后试样背面不得有明显变形。测量结果如图2所示
3·4 湿砂橡胶轮磨料磨损试验
湿砂橡胶轮试验是测量磨料磨损的常用方法,该方法通过对Z、WCR 2种系列的涂层,测量试件磨损前后重量损失来评估试件磨损性能的好坏,测量结果如图3所示(对比试件WCR系列为耐磨防腐涂层)。
3·5 微动磨损试验及动摩擦系数的测定
SRV试验用于测试材料的抗微动磨损性能。通过测量磨痕截面积Sb2来反映磨损量,在测量的同时可测出涂层的动摩擦系数μd。微动磨损性能测量结果如图4所示,动摩擦系数μd测量结果如图5所示
3·6 涂层表面静摩擦系数测定
试样采用Q235钢为基体,在相同规范下进行净化和粗化处理并喷涂,涂层厚度均为1 mm。试验装置为自行设计如图7所示,电机通电后底板逆时针转动,转速为0·024 r/min,试件被挡头挡住不会下滑,当转到一定角度时,橡胶滑块下滑,并撞上微动开关,电路切断电机停转。这时,测出底板转动的角度即为所求摩擦角α,摩擦角越大说明涂层最大静摩擦系数越大,防滑性能越优。
4 结语
在大量的涂层性能试验基础上,经过对试验结果的分析与讨论,得出以下结论:
(1)Z16、Z17均具有较高的结合强度和硬度,其中以Z17的结合强度较高达到60·21 MPa,显微硬度达到HV0.11143·57。
(2)Z16抗磨料磨损性能好于Z17。
(3)Z16、Z17均具有良好的防滑性能,其中以Z16最好。
(4)Z16的综合性能最佳,既有一定的结合强度和硬度,又能起到很好的防滑性能。
图略
参考文献略
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