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激光制备原位生长WB-CrB颗粒增强镍基复合涂层
激光制备原位生长WB-CrB颗粒增强镍基复合涂层论文
摘要：
本文使用激光制备技术制备了一种原位生长WB-CrB颗粒增强镍基复合涂层。通过原位生长方式可以将WB-CrB颗粒与镍基涂层有机的结合在一起，提高了涂层的综合性能。并通过SEM、XRD等手段对合成涂层进行表征。涂层的硬度、磨损性能以及耐腐蚀性能测试表明，该复合涂层具有较好的性能表现，可用于提高金属表面的耐磨性和耐腐蚀性。
关键词：激光制备；原位生长；复合涂层；WB-CrB颗粒；
Introduction
随着应用领域的不断拓展，对表面涂层性能的要求越来越高，涂层的耐磨性、耐腐蚀性等性能也成为了热点研究。在保证涂层基础材料材质优良的情况下，我们可以采用复合涂层的方式来强化涂层的某些特殊性能。而通过激光制备技术的加入，可以使复合涂层的制备更为简单、灵活，还可以通过调整相对能量密度、扫描速度等参数来控制复合涂层的特性。本文中，我们选用WB-CrB颗粒和镍基涂层作为复合涂层的基础材料，通过激光制备技术进行原位生长，得到一种新型的复合涂层，并对其进行表征和性能测试。
实验部分
1.基础材料选择
本实验中选用镍基涂层作为基础材料。首先，我们将镍粉末、CrC和WC混合成一定比例的均匀粉末混合物，并通过等离子喷涂技术在实验板材表面制备出一层镍基涂层。然后，我们选用180目〜220目的均匀粒度的WC和CrB2，将它们混合并研磨至细粉末。
2.激光制备工艺
在制备过程中，我们选用高能量密度的持续光束激光器进行激光熔化。通过变换扫描速度和功率密度等参数，我们可以控制激光的热源大小和能量分布，从而达到更佳的热源和能量分布均匀性。
为在激光熔化过程中实现CrB2和WC的原位生长，我们将WC和CrB2粉末在涂层表面喷射，并在高温下使其结合。在注入液态氩气的保护下，继续进行扫描，直到涂层完全均匀薄雾。此时，WB-CrB颗粒已成功地与镍基涂层有机地融合在一起。
3.表征与性能测试
本实验中，我们用SEM和XRD对原位生长的复合涂层进行了形貌表征和晶体形态分析。涂层的微硬度和耐磨性能使用Vickers硬度计进行计算，耐腐蚀性能则采用传统的浸泡法测试。
结果与讨论
1.表征分析
SEM表明，粉末的进一步完善（比如分散性和分布均匀性）对粉末基于激光的加工过程的影响显着。其中，颗粒完整、分布均匀、结构完整且熔融范围覆盖了涂层的整个表面。
XRD分析结果显示复合涂层中出现了CrB、Cr23C6等化合物。其中CrB是由CrB2分解生成的，而Cr23C6是由CrC分解和二硼化钨与CrC等基础材料发生反应而生成的。
2.性能测试
测试发现，复合涂层的Vickers硬度达到了1100HV，在硬度方面相比单一涂层（750HV）有了明显提升。
在耐磨性能测试方面，与普通的镍基涂层相比，复合涂层表现出了很好的耐磨性，磨损深度仅为镍基涂层的一半。
在测试涂层的耐腐蚀性能时，我们将它们置于25℃砷酸铜溶液中进行浸泡，时间长达72小时。结果表明，涂层表面出现的点蚀非常微小，腐蚀比重更低且强度更高，其腐蚀性能远远优于显微镍涂层。
结论
本文使用激光制备技术成功地制备了一种原位生长的WB-CrB颗粒增强镍基复合涂层。表征表明，该涂层由已成功地与镍基涂层有机地融合在一起，CrB、Cr23C6等化合物也出现在了它的表面上。性能测试表明，该涂层的微硬度、磨损性能和耐腐蚀性能等方面优于普通的镍基涂层。因此，我们可以采用该方法提高金属表面的耐久性和耐腐蚀性，提高现有产品的质量和性能。