火焰喷涂PA1010/n-SiO2(n-ZrO2)复合涂层的制备与性能研究

摘要

表面工程技术是先进制造技术的重要组成部分，同时又为制造业的技术创新提供重要的技术支撑。表面技术在材料的表面防护、表面修复和表面改性等方面具有独特的优势，热喷涂技术是表面技术的一种，随着喷涂技术和喷涂材料的不断发展，热喷涂涂层以其优于基体材料的性能，扩大了材料的应用范围，提高了零件的使用寿命，节约了资源。 本文基于尼龙1010材料的强韧耐磨、耐冲击、耐疲劳、耐腐蚀等优异性能，以45钢为基体材料，分别选择纳米SiO2和纳米ZrO2 与尼龙1010粉末复合作为喷涂材料，采用CMD-PS型火焰喷枪在45钢基体上制备了PA1010基纳米复合涂层。 利用傅立叶红外光谱仪对涂层的结构进行分析，结果表明尼龙1010粉末在火焰喷涂形成涂层的过程中没有发生氧化或其它化学变化。利用CMT-8000型电子万能试验机对涂层与基体的结合强度及涂层的自拉伸强度进行了测试，测试结果表明添加纳米材料后，复合涂层与基体的结合强度和涂层的自拉伸强度明显提高，特别是纳米添加量在1.0～1.5wt%时，涂层的力学性能最佳。 在MRH-3型环－块摩擦磨损试验机上评价了PA1010/n-SiO2复合涂层的摩擦学性能，利用JSM 25600LV 型扫描电子显微镜(SEM） 观察涂层及其磨损表面形貌，试验结果表明在试验条件下，可分散型纳米SiO2能有效地分散摩擦应力，抑制、延缓疲劳微裂纹的产生和发展，有效改善涂层的摩擦磨损性能。当n-SiO2含量为1.5wt%时，复合涂层摩擦学性能最佳。跑合期、摩擦系数及磨损量最低，摩擦系数由纯尼龙涂层的0.44降至0.32；涂层的磨损量由纯尼龙涂层的2.4mg降至1.3mg。采用均匀试验设计方法，对火焰喷涂尼龙1010/n-SiO2涂层的干摩擦磨损性能进行了研究，并利用SPSS统计软件对试验结果进行了回归分析，建立了涂层摩擦系数及磨损质量损失与PV之间的数学模型。相关理论分析和试验测定结果表明回归模型可信、可行，所建立的回归方程具有显著性和统计意义。扫描电子显微镜对涂层磨损形貌观察显示，涂层的摩擦磨损机理主要为塑性变形、疲劳磨损和粘附磨损。 利用差示扫描量热仪（DSC）研究了涂层的结晶行为和PA1010/n-ZrO2复合涂层的非等温结晶动力学，结果表明纳米微粒的加入使复合涂层结晶变得容易且结晶速度加快，结晶度增大；表明纳米微粒有明显的成核剂作用，使复合涂层能在较高温度下结晶，结晶速率加快，结晶完善程度及结晶度提高，有利于缩短成型加工周期，提高复合涂层的力学性能、对腐蚀介质的抵抗能力及耐摩擦磨损性能。采用Jeziorny法和Mo法处理PA1010和 PA1010/n-ZrO2复合涂层的非等温结晶过程比较理想，而Ozawa方程对该体系不适应，很难反映实际的结晶过程。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 概 论

第二章 复合涂层制备及性能测试

第三章 复合涂层结构与力学性能研究

第四章 火焰喷涂尼龙1010/n-SiO2复合涂层干摩擦磨损性能

第五章 火焰喷涂PA1010/n-ZrO2复合涂层的非等温结晶动力学

结论与展望

参考文献

致 谢

攻读硕士学位期间主要科研成果