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Zn-Al-Cu伪合金涂层制备工艺及性能研究
2006年8月2日 9:17  
 

   摘要: 为了提高模具材料的硬度,基于电弧喷涂的工艺特点,制备Zn-Al-Cu伪合金模具金属壳,讨论了Zn-Al-Cu伪合金的硬度与喷涂工艺的关系。结果明,涂层硬度与涂层组织、应力状态有关;电弧喷涂Zn-Al-Cu伪合金涂层的硬度可以达到HV90-100。
关键词:伪合金 涂层 硬度 组织

   前言
 
   电弧喷涂制造模具的关键在于基体模型表面金属壳的形成,特别是高硬度金属壳,直接关系模具寿命及应用范围。

   电弧喷涂制模材料一般选用Zn、Zn-Al伪合金,喷涂时可采用喷丸强化的方法提高涂层强度、硬度[1],涂层的硬度不超过HV70。为提高模具的使用寿命,拓宽模具应用范围,开发了Zn-Al-Cu伪合金涂层,下面详细介绍涂层制备工艺和涂层性能。

   1 实验方法

   1.1 涂层制备

   为提高涂层硬度,利用电弧喷涂的工艺特点,选择合金喷涂丝,经过大量实验,选择硬度比较高的Al-Cu-Mg合金丝材(LY12),配合不同直径的Zn-Al10丝材制备Zn-Al-Cu伪合金涂层。

   1.2 涂层物相及成分分析

   涂层的性能如硬度直接和涂层成分、物相及组织有关,用JSM-840 扫描电镜能谱仪分析涂层成分;用D/MAX-RA型X射线衍射仪分析涂层物相,射线参数为:靶,45kv,取K?线,λkα=1.5405Å;采用DIGITAL MICRO-HARDNESS TESTER显微硬度计测量涂层硬度,测试参数为:载荷50g,加载时间20s;在金相显微镜下分析组织及形貌特征。

   2 实验结果及分析

   2.1 涂层的组织与成分

   为不同工艺下获得的电弧喷涂层的能谱成分分析结果,发现Zn的含量大大低于预期值。涂层成分决定于电极材料(由送丝电压、熔丝电压所决定)和原始成分(决定于Zn-Al10丝与Al-Cu-Mg合金丝的直径比)。当Zn-Al10丝与Al-Cu-Mg合金丝的直径比为2mm/2mm时,原始成分的重量比应该是ρZn/ρAl=2.56,ρZn、ρAl分别为Zn-Al10、Al-Cu-Mg的比重,当Zn-Al10丝与Al-Cu-Mg合金丝的直径比为1.8mm/2mm和1.6mm/2mm时,重量比应为1.87,和1.08,但是,当Zn-Al10丝与Al-Cu-Mg合金丝的直径比为1.6~2mm/2mm时,涂层中Zn的成分显著低于原始材料成分,而且涂层中Zn的含量与原始成分关系不大。涂层成分主要由电弧喷涂的特点所决定。

   不同喷涂距离的情况下得到的两种涂层的截面金相,可以看出,减小喷涂距离,涂层沉积速率提高涂层致密程度提高,有利于硬度的提高。

 

   2.2 涂层硬度分析 

    选取样品中部,采用线切割,制成长×宽为60×5mm的条形样品,测试其显微硬度。实验中发现,涂层中硬度不均匀,所以在涂层样品截面沿y方向每隔5mm,z方向每隔0.5mm的位置测量硬度。每个样品测量64~72个硬度值,求其平均值。

 

   实验结果表明改变原始成分提高涂层中Al-Cu-Mg成分的结果并不令人满意,涂层中Al-Cu-Mg的成分增加不显著,虽然其原因无法解释,但没有达到提高涂层硬度的目的。

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 [关键词]:电镀 喷涂  发表评论    【推荐】 【打印

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