【摘 要】
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镁合金材料在汽车、医疗设备、航天飞行器等轻量化领域的应用越来越多。但镁合金的耐磨损和耐腐蚀性能较低,使其应用具有一定局限性。文中作者进行了AZ31镁合金表面等离子喷涂镍石墨涂层组织及性能研究以改善镁合金表面耐磨损与耐腐蚀性能,课题对促进镁合金更广泛应用具有重要工程实际意义。本文研究了喷涂距离、电源功率、送粉率以及气体流量等的等离子喷涂工艺参数设计L_9(34)的正交试验,据此进行了AZ31镁合金表
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镁合金材料在汽车、医疗设备、航天飞行器等轻量化领域的应用越来越多。但镁合金的耐磨损和耐腐蚀性能较低,使其应用具有一定局限性。文中作者进行了AZ31镁合金表面等离子喷涂镍石墨涂层组织及性能研究以改善镁合金表面耐磨损与耐腐蚀性能,课题对促进镁合金更广泛应用具有重要工程实际意义。本文研究了喷涂距离、电源功率、送粉率以及气体流量等的等离子喷涂工艺参数设计L9（34）的正交试验,据此进行了AZ31镁合金表面等离子喷涂镍石墨工艺试验,优化了等离子喷涂工艺参数并在AZ31镁合金表面制备了Ni Al/Ni-C涂层;采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）及超景深显微镜等先进材料分析方法分析了AZ31镁合金表面Ni Al/镍石墨涂层的化学成分与微观组织;采用拉伸强度测试方法测试了AZ31镁合金表面Ni Al/镍石墨涂层-基体结合强度,分析了喷涂距离、电源功率、送粉量以及气体流量等的等离子喷涂工艺参数对Ni-C涂层与AZ31镁合金结合强度和Ni-C涂层内部孔隙率的影响。采用显微硬度测试仪和摩擦磨损测试仪测试了Ni-C工作层的摩擦磨损性能;采用3.5%Na Cl的全浸腐蚀试验和电化学试验测试了不同厚度Ni Al/镍石墨涂层的耐腐蚀性能,分析了涂层厚度对Ni Al/镍石墨涂层的耐腐蚀性能的影响。研究结果表明,优化的AZ31镁合金表面等离子喷涂Ni-C具体工艺参数为喷枪喷咀距基体为110 mm、功率为20 k W、供粉量55 g/min-1、APS工作气体流量30 L·min-1,在此工艺下制备的Ni-C涂层由Ni、石墨相和少量的Ni O组成;Ni Al/镍石墨涂层-基体结合强度约31.26 Mpa;喷涂主气流量25 L·min-1,其他工艺参数保持不变时镍石墨涂层内部孔隙率2.25%,硬度值达到351.38 HV,远高于镁合金基体;Ni-C涂层在120 r/min的磨损试验条件下,载荷压力对涂层表面摩擦磨损性能影响较小,在240r/min和360r/min的摩擦转速时,随着对磨滚珠对Ni-C涂层载荷升高,涂层表面的磨损由磨料磨损变为氧化磨损和较强的粘着磨损;在120 r/min、摩擦载荷为90 N的摩擦磨损试验条件下,等离子喷涂Ni-C涂层磨损深度约为AZ31镁合金基体的2/5。Ni Al/镍石墨复合涂层在3.5%Na Cl腐蚀溶液中的失重速率远小于AZ31镁合金,随着涂层厚度增加,腐蚀速率进一步降低,尤其当涂层厚度为316μm时,平均腐蚀速率仅为0.0031 g/（m2·h）,复合材料腐蚀电流密度为2.125E-5 A/cm2,较未处理AZ31镁合金基材下降约两个数量级。
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