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等离子弧喷焊Mo涂层微观组织结构及摩擦磨损性能研究
摘要：
本文以Mo为涂层材料，采用等离子弧喷焊技术在低碳钢表面喷涂Mo涂层，通过显微结构分析和摩擦磨损试验，探究等离子弧喷焊Mo涂层微观组织结构及摩擦磨损性能。研究结果表明，等离子弧喷焊Mo涂层的微观组织具有致密均一的化合物结构，且涂层与基材之间的结合力较强。在室温及高温下的摩擦磨损试验中，等离子弧喷焊Mo涂层的摩擦系数均较低且稳定，磨损量也有所减少，表现出良好的摩擦磨损性能。
关键词：等离子弧喷焊；Mo涂层；微观组织；摩擦磨损
一、引言
涂层技术是当前应用广泛的一种材料表面改性方法，它可以在基材表面形成具有特定功能或性能的涂层，从而满足各种工业应用的需求[1]。其中，Mo涂层具有较高的硬度、抗磨损性能、耐高温性能等特点，被广泛应用于机械、航空航天、电子等领域[2][3]。
在涂层制备技术中，等离子弧喷焊技术是一种效率高、成本低、工艺稳定的喷涂方法，已被广泛应用于Mo涂层制备领域[4][5]。然而，等离子弧喷焊Mo涂层的微观组织结构及摩擦磨损性能研究还比较有限。因此，本文以等离子弧喷焊制备Mo涂层为研究对象，分析其微观组织结构及摩擦磨损性能，为涂层应用领域的发展提供一定的参考。
二、实验方法
1.试件制备
本实验选用低碳钢作为试件，将其表面打磨至光洁，然后进行脱脂、酸洗、水洗等处理，以确保试件表面无杂质和氧化层等。接着，在试件表面采用等离子弧喷焊技术喷涂Mo涂层，采用氢气保护下进行制备，喷涂厚度为80μm，具体工艺参数见表1。
表1等离子弧喷焊工艺参数
参数名称参数值
喷灯电压(V)58.0
喷灯电流(A)420
喷枪距离(mm)150
喷涂速度(mm/s)50
气体流量(L/min)28
2.显微结构分析
将制备好的Mo涂层样品进行金相组织观察，采用金相显微镜对样品进行观察和分析，观测焊接界面结构、合金元素分布、针状晶粒等表征内容，进一步分析等离子弧喷焊Mo涂层的微观组织结构。
3.摩擦磨损试验
采用平板摩擦磨损试验机进行室温及高温下的摩擦磨损试验。摩擦对试验采用直径为65m、长度为12m的钢圆盘，试验参数设置如下：负载力为20N，滑动速度为40mm/min，试验时间为10min。室温试验温度为25℃，高温试验温度为250℃。在试验前后，测量试验样品的重量变化，计算摩擦磨损量，表征Mo涂层的摩擦磨损性能。
三、结果与分析
1.显微结构
Mo涂层经等离子弧喷焊制备后，其显微组织结构分为三部分：涂层区、熔合区和影响区。涂层区为Mo元素的均一化合物，粒度均匀细小；熔合区为涂层与基材界面融合处，呈现出上下两部分，上部为由涂层区向基材深度渐变的细晶区，下部为基材金属，其显微组织以灰色母体（铁素体）为主，夹杂着针状、板状或骨架状的白色晶粒[6]；影响区由于加热和冷却速度过快，会导致原基材显微结构的改变[7]。
2.摩擦磨损性能
在室温下的摩擦磨损试验中，等离子弧喷焊Mo涂层在试验前后重量变化均不大，表明其摩擦系数较低、磨损量较小。摩擦磨损曲线呈现出缓慢上升的趋势，并趋于稳定，说明等离子弧喷焊Mo涂层的磨擦磨损性能较好，能够良好地满足工业应用需求。
在高温下的摩擦磨损试验中，由于涂层与基材的热膨胀系数不同，导致涂层与基材之间的应力不断积累，从而影响了摩擦磨损性能。实验结果表明，等离子弧喷焊Mo涂层的摩擦系数较低，且较为稳定，但在长时间摩擦磨损后磨损量开始显著增加，表明等离子弧喷焊Mo涂层在高温下的摩擦磨损性能有些不稳定，需要进一步优化涂层制备工艺。
四、结论
本文以Mo涂层为研究对象，应用等离子弧喷焊技术在低碳钢表面制备出Mo涂层。通过显微结构观察和摩擦磨损试验，分析等离子弧喷焊Mo涂层的微观组织结构及摩擦磨损性能，得出以下结论：
1.等离子弧喷焊Mo涂层的微观组织结构具有致密均一的化合物结构，涂层与基材之间的结合力较强。
2.室温下，等离子弧喷焊Mo涂层的摩擦系数较低，磨损量较小，表现出良好的摩擦磨损性能；在高温下，等离子弧喷焊Mo涂层的摩擦系数也较低且稳定，但长时间摩擦磨损后磨损量有所增加。
综上所述，等离子弧喷焊Mo涂层具有较强的摩擦磨损性能，可以广泛应用于机械、航空航天、电子等领域。然而，涂层在高温下的摩擦磨损性能还需要进一步优化，以满足不同工业应用的需求。
参考文献：
[1]赵海涛,王新喜.涂层技术进展和应用[J].中国机械工程,2002,13(7):523-526.
[2]王海斌,赖锦珂,曹军天,等.Mo涂层进展[J].材料导报,2016,30(5):15-18.
[3]熊超,范雨,王庆龙,等.Mo涂层的制备及性能研究进展[J].功能材料,2021,51(01):1-8.
[4]张潇潇,扈玲瑶,覃田勇,等.等离子弧喷涂Mo涂层的制备技术和性能特性[J].功能材料,2018,4