42CrMo表面等离子体喷涂WC-Co涂层性能研究.pdfVIP

598 2008年中国机械工程学会年会暨甘肃省学术年会文集 陈 飞 潘腾邹海霞周 海 北京石油化工学院机械工程学院北京 102617 摘要：本文利用等离子喷涂技术在瓦楞辊材料42crMo合金钢表面涂镀wc．Co硬质涂层，以期提高材料表面耐磨性能。用 光衍射仪(xRD)分析了涂层的截面形貌和相结构。结果表明：等离子喷涂wc．co涂层后试样表面硬度显著提高，试样表面 摩擦系数减小，抗磨损性能大幅提高。 关键词：等离子喷涂wC—Co涂层耐磨性能 中图分类号：TGll5．221．5 O前言 随着我国国民经济的高速发展，工业产品的包装用纸需求大幅上升。目前国内用于生产包装纸箱用瓦 楞纸的瓦楞辊一年就需要约8000对，价值达6亿人民币。生产包装纸箱用瓦楞纸的瓦楞辊辊面齿部，由于 在运行过程中受到纸板及外来硬粒子的磨擦和磨损，要求具有较高的硬度和较好的耐磨性能。瓦楞辊一般 用42CrI订。合金钢等材料制成，通过采用低温碳化或氮化和激光或高频表面淬火处理，使其表面形成一层 硬化层；此外，一般还在硬化层上电镀上一层硬铬来进一步提高瓦楞辊表面的耐磨性。瓦楞辊虽经上述处 理，但仍不能满足生产上不断提高的性能要求Il刁】。 本文是利用等离子喷涂(Plasma 表面耐磨性能，以期提高目前我国印刷包装行业用瓦楞辊的使用寿命。 1 实验方法 1．1等离子喷涂 将42CrMo合金钢棒材用线切割机切割成为巾20nlm的试样，喷涂涂层前用砂纸将表面磨光，以除去 表面的油污和锈斑，然后再对试样表面进行喷砂处理，使表面具有一定粗糙度之后用超声波清洗仪清洗试 I砌。 样表面，并用丙酮清洗试样，等表面吹干后，将试样固定在旋转工作台上，试样距喷枪的距离为80 具体喷涂工艺见表l。 1．2检测方法 用S250Ml(3型英国剑桥扫描电子显微镜(SEM)和Rigaku 定试样的截面显微组织和表面渗层相结构。用HMV．1T型数字式智能显微硬度计测量了渗层的显微硬度。 表l等离子喷涂工艺 用中国科学院兰州物理所研制的MFT-4000型的高速往复摩擦磨损验机检测试样在干摩擦下的摩擦磨 损性能，偶件采用：巾4．75咖的SAE52100钢球，硬度62HRC。载荷20N，往复频率5Hz，往复距离 min。 5nun，试验温度20±2℃，相对湿度65％±5％，滑动时间5 大学生研究训练(uR耵计划资助项目(2007J042) 机槭装*结构材料。i^Ⅻ技mⅡL抡 2结果与分析 2．1试样截面显微组织弪显微硬度 图l是试样择过等离f喷涂后的截自湿微组彭：形貌sEM照片。图。#压痕为显微硬度压痕。从阿中·4 以看出wc．co滁层与基体结合紧密，厚度约为230um。 由周2可以看出，试样经等离子喷涂wcco涂层蔚表而疑微硬度显著增加，表而滁屠硬度最大值为 j 378 8HV。表2给m了显微硬度测量结粜。 月L H样截面Ⅱ散组‰sEM％H 目2《样8mM＆∞线 表2 E微《度镕％ 竺!：二二巫二兰竺竺二卫叵二二 竺!： OHV，涂崖硬度是 根据表2数据可知42crMo基体的平均硬度为2885Hv，滁层的平均硬度由l驺l 基体的46倍。 ^2；糸层xRD 图3为试样的xRD图谱。可知潦层由wc相和w2c相组成。这是因为等离子喷涂过程中．颗粒以很 高的速度撞击基材上，散热遮度很大，可以选到106～108℃^，是一种典型的快速凝固过程．从而在涂层 中易膨成，I肼§相wzc。 2j耐磨损性能 图4是原始42crMo台金世等离f喷涂后滁屋的摩擦因数曲线。可见．摩擦闻数曲线包括跑台阶段和 稳定阶段。而且在跑台阶段，摩擦副相互接触．由丁|试样表面存在许多微突体，实际接触面积jJ占整个宏 观接触面积的几干分2一，使实际接触应力远太_丁名义接触应力．接触点处的金