采用維氏顯微硬度汁測(cè)量涂層試樣表面的維氏硬度,試樣經(jīng)打磨,拋光。根據(jù) ISO-4516-2002 《金屬涂層維氏與努氏硬度測(cè)量方法》規(guī)定,加載時(shí)間 5s,飽載時(shí)間 10s,何個(gè)試樣連續(xù)測(cè)定 5 個(gè)點(diǎn),取算術(shù)平均值,兩壓痕中心距離或任一壓痕中心距試樣邊緣的距離不小于 3mm。采用日本 JEOL 公司 JSM-5900 型掃描電子顯微鏡(SEM)觀察涂層橫截面形貌。
摩擦磨損試驗(yàn)采用 MM-Wl 型萬能摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行,根據(jù) ASTM-G99-2004 《銷盤式摩擦磨損試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定,上試樣為采用電刷鍍處刷鍍高速鎳鎢鍍層的閥座材料 CY5SnBiM 鎳基合金(ASME 標(biāo)準(zhǔn)材料)銷(Φ5mm×12.7mm),下試樣為噴涂有 Al2O3-TiO2 與 WC-Co 金屬陶瓷涂層的 40Crl3 鋼盤(Φ60mm×15mm),在試驗(yàn)前試樣均經(jīng)過精磨,使其表面粗糙度 Ra 為 0.2~0.3μm。試驗(yàn)在大氣條件和干摩擦條件下進(jìn)行,試驗(yàn)溫度為室溫,載荷 20N,滑動(dòng)速度 4.6m/s,滑動(dòng)總行程為 1920m。在試驗(yàn)前后,將試樣放人盛有丙酮溶液的燒杯中,在超聲波清洗儀中清洗 3~5min,干燥后用精度為 0.1mg 的賽多利斯 BS224S 電子天平稱覺銷試樣磨損前后的質(zhì)量損失;用精度為 2μm 的 AF-LI 型接觸與非接觸式表面輪廓測(cè)量儀測(cè)量盤試樣磨損表面凹坑寬度和深度,通過計(jì)算得到銷和盤的磨損體積損失。選用穩(wěn)定階段的平均摩擦系數(shù)作為試驗(yàn)結(jié)果,所有磨損量取 3 次試驗(yàn)結(jié)果的算術(shù)平均值。
根據(jù) ASTM-C633一2001 《熱噴涂涂層結(jié)合強(qiáng)度試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定,用 WE-50 型液壓拉伸驗(yàn)機(jī)測(cè)定涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度。涂層熱震試驗(yàn)是將試樣放入 800℃ 溫度條件下的箱式電熱爐中,保溫 20min,然后取出,放入室溫冷水中迅速冷卻至室溫,如此反復(fù)循環(huán),進(jìn)行 100 次循環(huán)試驗(yàn)或直到涂層出現(xiàn)脫落現(xiàn)象。觀察每 1 個(gè)熱循環(huán)后涂層的變化情況,記錄第 1 次出現(xiàn)裂紋和第 1 次出現(xiàn)脫落現(xiàn)象所經(jīng)歷的熱循環(huán)次數(shù)。
2.1 涂層的組織和性能
Al2O3-TiO2 與 WC-Co 金屬陶瓷涂層由粒子相互搭接而成,涂層組織致密,無明顯裂紋和粗大孔隙。其由 Al2O3、TiO2 等物相組成,同時(shí)還含有少量的 Fe3O4,這是由于電弧噴涂過程中弧區(qū)溫度較高、材料被氧化的結(jié)果。
2.2 摩擦磨損性能和表面顯微硬度