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液中脉冲放电沉积技术作为不同于传统技术的一种工艺方法,具有其优异的特点,可以广泛应用在模具、汽车和航空等制造领域。然而采用液中脉冲沉积技术制备ZrC陶瓷涂层的研究在国内外的报道很少。进行这方面的研究有助于促进液中脉冲沉积技术的发展和进步。本文采用液中脉冲放电沉积技术以高熔点金属Zr作为阳极在航空煤油中进行脉冲放电,在基体45~#钢表面制备ZrC陶瓷硬质涂层。用X射线衍射仪分析涂层的相结构;用扫描电镜观测涂层表面形貌;用能谱仪线扫面分析涂层界面的成分变化;用MVK-H3显微硬度计测量涂层平均硬度;用MPX—2000摩擦磨损试验机进行涂层的摩擦磨损试验。并将ZrC陶瓷硬质涂层的主要性能与采用相同技术制备的TiC陶瓷涂层的主要性能进行对比。本文的主要工作和结论如下:1.通过设置合理的液中脉冲放电参数可以制备出ZrC涂层,涂层中所含的主要物相是ZrC,其含量越高,ZrC涂层强化效果就越好;从涂层到基体,Zr元素和Fe元素呈梯度分布,Zr元素含量递减,Fe元素含量递增,实现了冶金结合;从涂层到基体,涂层的平均硬度亦是递减,涂层厚度约为20μm,其表面硬度可高达2000HV。2.峰值电流和脉冲宽度是影响涂层形成与涂层性能的主要因素。在其它因素不变的条件下,在一定的电流或脉宽变化范围内都存在一个硬度最大值。对比ZrC、TiC两种陶瓷涂层的性能发现:当峰值电流为8A时,TiC涂层的硬度达到最大,而ZrC涂层的硬度达到最大时,峰值电流为16A;在脉冲宽度为20μs时,TiC涂层硬度达到最大,ZrC涂层硬度达到最大,所需脉冲宽度却为60μs。3.液中脉冲放电沉积ZrC涂层形成的机制主要是电喷镀和电化学反应两者的综合作用。脉冲放电过程中工作介质煤油被加热而分解,释放出游离碳C,电极材料熔化电离的Zr离子和C结合形成ZrC。4.ZrC涂层和TiC涂层的正交试验结果对比表明:ZrC涂层优化的放电参数匹配为,峰值电流12A,脉冲宽度40μs,脉冲间隔100μs,极间距离20μm,涂层硬度可达2300HV以上;而TiC涂层优化的放电参数匹配为,峰值电流5A,脉冲宽度12μs,脉冲间隔120μs,极间距离30μm,涂层硬度可达2200HV左右。制备ZrC涂层所需的放电能量要比制备TiC涂层的高。5.将采用液中脉冲放电制备的ZrC和TiC两种涂层与45~#钢三者的摩擦磨损试验结果进行对比说明:两种涂层的磨痕均为典型的平行犁沟状,表明涂层的磨损机制为磨粒磨损,摩擦系数与磨损量均较小。用液中脉冲放电沉积制备的表面涂层的磨损失重量是未处理表面的(1/8~1/10)左右。表面涂层使得基体材料表面的耐磨性得到了较大的提高。