喷砂表面三维粗糙度参数对涂层结合强度的影响

摘要

目的揭示喷砂预处理表面三维粗糙度参数对热喷涂层结合强度的影响规律。方法以喷砂距离和喷砂速度为影响因子,对45#钢试样进行喷砂处理,采用三维光学显微镜测得各工艺参数下喷砂表面的三维形貌及三维粗糙度参数,并利用"粘接-拉伸"测试方法测得涂层的结合强度。利用回归分析方法,建立涂层结合强度与三维粗糙度参数间回归数学模型,并进一步分析三维粗糙度参数的影响机制。结果喷砂预处理表面随机分布着许多不规则形状的凸峰和凹坑,方向各异,没有固定的取向,其整体表面粗糙度S_a平均为4.84μm,涂层结合强度平均为32.8 MPa。涂层结合强度与三维粗糙度参数间存在着非线性相关关系,且S_a、S_(dr)、S_(dq)、S_q对涂层结合强度的影响较为显著。S_a和S_(dr)越大,有利于增大涂层与基体的接触面积;S_(dq)较大时,所形成的凹坑及凸峰较为尖锐,有利于为涂层机械结合提供更多的锚固点;结合界面的S_q较大时,其表面形貌以较深的凹坑为主,导致凹坑深处易形成残留气孔缺陷,降低涂层与基体间的润湿效果及结合性能。结论 S_a、S_(dr)、S_(dq)、S_q为涂层结合强度的主要影响因素,且存在非线性回归关系,各三维粗糙度参数对涂层结合强度的影响机制及趋势与回归数学模型一致。