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H13钢是一种广泛应用的工具钢。H13钢在使用过程中,由于摩擦磨损、疲劳、氧化等因素的影响,很容易使其失效。为了提高H13钢表面的耐磨、耐腐蚀,耐高温氧化性能和延长其使用寿命,本文采用激光熔覆技术在H13钢表面激光熔覆制备Ni-Cu-Si耐磨蚀涂层。结合激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)、光学金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)等对其表面形貌、微观组织、物相组成、耐摩擦磨损性能、耐高温氧化性能以及在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能进行了测试分析,得到的结果如下。在脉宽2.4 ms,脉冲频率30 Hz,离焦量为-6.9 mm,电流为100 A,扫描速度为120 mm/min的条件下,可制备具有良好表面形貌的Ni-Cu及Ni-Cu-Si熔覆层。熔覆层均与H13钢基底之间形成了紧密的冶金结合。适量添加SiO2可细化Ni-Cu熔覆层显微组织。XRD结果表明,添加SiO2后,熔覆层的物相组成发生了变化,熔覆层中均出现过饱和的γ(Fe-Ni)固溶体。摩擦磨损实验结果表明:Ni-Cu,Ni-Cu + 10 wt.%SiO2和Ni-Cu + 20 wt.%SiO2熔覆层的摩擦系数均高于H13钢基底,而Ni-Cu + 30 wt.%SiO2熔覆层的摩擦系数比H13钢基底的略小。磨损失重随着载荷和摩擦转数增加而增大。Ni-Cu-Si熔覆层的磨损失重均小于H13钢基底,且磨损失重随着SiO2含量增加而减小。H13钢基底的磨损机制主要是黏着磨损,Ni-Cu熔覆层既表现出黏着磨损,又有磨粒磨损,而Ni-Cu-Si熔覆层主要表现为磨粒磨损。SiO2含量为30 wt.%的熔覆层表现出最为优越的耐摩擦磨损性能。电化学腐蚀结果表明,Ni-Cu及Ni-Cu-Si熔覆层的腐蚀电位及自腐蚀电流强度均低于H13钢基底,表明Ni-Cu及Ni-Cu-Si熔覆层降低了 H13钢表面的耐腐蚀倾向,提高了 H13钢的耐腐蚀性。SiO2含量对熔覆层的耐腐蚀性有显著影响,SiO2含量过高不利于熔覆层的耐腐蚀性能的提高。SiO2含量为10 wt.%的熔覆层表现出最为优越的耐腐蚀性能。高温氧化实验结果表明,Ni-Cu及Ni-Cu-Si熔覆层提高了 H13钢的耐高温氧化性。与Ni-Cu熔覆层相比,Ni-Cu-Si熔覆层表现出更好的耐高温氧化特性,而且SiO2含量越高,熔覆层的耐高温氧化性能越好。