反应等离子喷涂多孔TiN及其复合涂层抗磨蚀性能研究

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  本文用等离子喷涂方法制备了多孔TiN涂层,研究了不同造孔剂对涂层孔隙率和结构的影响;然后,采用无压渗透法将有机物(环氧树脂和硬脂酸)渗入多孔TiN的孔隙中形成复合涂层,采用Gamry工作站研究了复合涂层的电化学腐蚀行为和腐蚀机制,同时借助SEM分析了腐蚀后复合涂层的形貌特征和显微结构;最后,研究了常规喷涂制备的TiN和硬脂酸/TiN复合涂层的摩擦磨损性能,对涂层的磨损机理进行了探讨。   采用TiH2做发泡剂,将Ti和TiH2机械混合后制备的多孔TiN涂层孔隙分布不均匀、孔径大小不一,采用粘结剂PVA将Ti和TiH2粘结复合,制备的涂层孔隙分布均匀,孔径大小相当,没有出现大的孔洞;以NaCl为造孔剂,将Ti和NaCl混合成喷涂粉,制备的多孔TiN涂层,经XRD、SEM检测,涂层的物相是TiN,涂层的结构是部分以TiN为骨架的网络结构。   采用无压渗透法将环氧树脂和硬脂酸渗入多孔TiN的孔隙中,形成复合涂层,研究了复合涂层的电化学腐蚀行为。结果表明:硬脂酸/TiN复合涂层腐蚀速率最小,环氧树脂/TiN次之,TiN最大。硬脂酸/TiN复合涂层在浸泡过程中,表面形成皂化层可以延缓腐蚀液的渗透,硬脂酸/TiN 复合涂层浸泡 472h 时,腐蚀介质渗入涂层与基体的界面,开始腐蚀基体,涂层表面出现锈点;腐蚀液沿着缝隙和孔隙形成的通道渗入。   常规方法喷涂的TiN涂层在摩擦磨损过程中,载荷的增加,促进了涂层微裂纹的扩展、涂层微凸起的剥落和涂层表面颗粒的增多,磨损主要是对涂层微凸起的切削所致,剥落颗粒作为磨粒参与了磨损,加速了涂层的磨损和破坏。硬脂酸/TiN复合涂层在摩擦磨损过程中,硬脂酸起到润滑作用,摩擦系数明显降低;低载荷时,磨损失重高于纯TiN涂层,高载荷时,磨损失重明显低于纯TiN涂层;磨损机制是硬脂酸润滑和磨粒磨损共同作用。
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