反应等离子喷涂Ti-B-C-N陶瓷涂层的制粉工艺研究

摘要

本文以Ti粉、B4C粉和石墨作为反应体系，采用反应等离子喷涂在Q235钢上制备了Ti-B-C-N陶瓷涂层。实验选择摩尔比为Ti∶B4C∶C=4∶1∶1和Ti∶B4C∶C=14∶3∶5的两种粉末配方，并加入10wt％的Co粉作为金属粘结剂。对不同配方的粉末分别进行球磨和烧结破碎（烧结温度为600℃和900℃）两种处理。将不同配方、不同粉末处理工艺和烧结温度下制得的粉末进行反应等离子喷涂，对得到的涂层进行X射线衍射(XRD)物相分析、金相和电子扫描显微镜(SEM)微观组织观察，并对涂层的显微硬度分布和在3.5wt％NaCl溶液中耐蚀性能进行了分析。
　　实验结果表明:经过烧结破碎处理后粉末的流动性优于球磨混粉粉末的流动性，且600℃烧结破碎粉末流动性优于900℃烧结破碎粉末流动性。经喷涂后球磨混粉两种配方（Ti∶B4C∶C=4∶1∶1和Ti∶B4C∶C=14∶3∶5），所得涂层的厚度均在150μm～200μm之间，涂层主要相为TiN、C0.3N0.7Ti和少量的TiB2，涂层自腐蚀电位较基体都正移100mV左右，两种配方涂层显微硬度均为740HV左右。900℃烧结破碎后配方为Ti∶B4C∶C=4∶1∶1在不同喷涂工艺(70V/600A和70V/650A)下，分别制备了200μm、400μm左右的涂层，涂层主要相有TiN、TiB2、 C0.7N0.3Ti以及Ti和Co的氧化物;涂层显微硬度平均值分别为864HV和768HV;涂层耐蚀性能均有不同程度的提高，70V/600A得到的涂层耐蚀性较好。600℃烧结破碎处理后两种不同配方都能得到厚度约为200μm的涂层，涂层物相均有TiN、TiB2和C0.3N0.7Ti;配方为Ti∶B4C∶C=14∶3∶5涂层中还有超硬的BN相，且得到的涂层的平均显微硬度(1268.83HV)高于配方为Ti∶B4C∶C=4∶1∶1的涂层(787.63HV);两种配方经过喷涂得到的涂层耐蚀性均有较大的提高，配方为Ti∶B4C∶C=4∶1∶1的耐蚀性相对较好。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 表面改性技术简介

1．2 反应等离子喷涂

1．2．1 等离子喷涂技术

1．2．2 自蔓延高温合成技术及影响因素

1．2．3 反应等离子喷涂研究现状

1．3 反应等离子喷涂制备Ti-B-C-N陶瓷涂层研究现状

1．4 反应喷涂粉末制备的研究进展

1．5 本课题研究的目的手段及方法

第2章 实验内容及方法

2．1 实验材料及设备

2．1．1 实验材料

2．1．2 实验设备

2．2 实验方案及技术路线

2．3 实验步骤

2．3．1 配粉和球磨混粉

2．3．2 烧结破碎制粉

2．3．3 喷涂

2．3．4 性能测试

2．4 实验参数的选择

2．4．1 反应热力学分析

2．4．2 粉末配比的选择

2．4．3 烧结温度的选择及烧结工艺路线

2．4．4 喷涂工艺参数的选择

2．5 本章小结

第3章 球磨制粉法制备Ti-B-C-N陶瓷涂层研究

3．1 引言

3．2 球磨混粉制备涂层性能分析

3．2．1 涂层形貌分析

3．2．2 涂层XRD分析

3．2．3 涂层横截面显微硬度分析

3．2．4 涂层耐蚀性分析

3．3 本章小结

第4章 烧结破碎法制备Ti-B-C-N陶瓷涂层研究

4．1 引言

4．2 粉末形貌及流动性分析

4．3 烧结粉末XRD分析

4．4 涂层宏观形貌观察

4．5 900℃烧结制粉工艺涂层性能分析

4．5．1 涂层XRD分析

4．5．2 涂层横截面形貌及成分分析

4．5．3 涂层横截面显微硬度分析

4．5．4 涂层耐蚀性能分析

4．6 600℃烧结破碎粉末喷涂涂层性能分析

4．6．1 涂层XRD分析

4．6．2 涂层形貌及横截面成分分析

4．6．3 涂层横截面显微硬度分析

4．6．4 涂层腐蚀性能分析

4．7 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文

致谢