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冷喷涂锌镍合金工艺及性能研究

作　者: 吕保民
导　师: 裴和中
学　校: 昆明理工大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 冷喷涂 Zn-Ni 40CrNi2Si2MoVA超高强度钢 低氢脆涂层
分类号: TG174.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


40CrNi2Si2MoVA超高强度钢又称300M钢,是一种低合金超强度钢,具有强度高、横向塑性好、断裂韧性高、疲劳性能优良、抗应力腐蚀性能好等特点。目前国际上很多的军、民用飞机的起落架都是用300M钢制造,300M钢已成为世界上强度最高、综合性能最好、应用最广泛和声誉最好的飞机起落架用钢之一。Zn-Ni合金镀层作为一种优良的新型防护性镀层,具有比锌镀层高7-10倍的耐蚀性能,在保护钢铁件方面具有突出的优点。电镀Zn-Ni合金工艺经过几十年的发展,镀层的性能已有了很大提高。但要作为航空用高强度钢的防护手段,由于电镀过程中析出氢的侵袭,高强度零件和弹性紧固件往往会发生氢脆断裂,造成重大损失。冷喷涂技术可在低温下获得低氧化物含量、低内应力、高硬度以及大厚度涂层,更主要的是该喷涂方法获得的涂层无氢脆危险,且对基体的热影响小。使用冷喷涂的方法在40CrNi2Si2MoVA超高强度钢表面制备了Zn-Ni防护涂层。主要研究了冷喷涂Zn-Ni涂层的制备工艺和性能,以及喷涂的前、后处理工艺。通过大量实验,最终制备出含镍量13%左右,厚度均匀,空隙率较低的涂层。对于冷喷涂Zn-Ni工艺而言,选用镍含量15%的325目球状锌粉与300目电解镍粉的混合粉,控制喷涂温度在300-400℃之间,载气压力2MPa,能够制备出涂层致密,镍含量13%且分布均匀的冷喷涂Zn-Ni涂层。对于冷喷涂制备的Zn-Ni涂层性能而言,其涂层呈暗灰色；厚度可以通过控制工艺参数来调节；涂层的空隙率未经后处理时低于1%,经过后处理后一般低于0.5%；涂层的显微硬度在70±4HVo.49;涂层的结合强度与前处理工艺有关,前处理工艺为喷砂时,涂层的结合强度为25MPa；涂层中的锌和镍均保持了原本的相结构,没有γ相生成；中性盐雾试验1000小时涂层无红锈,证明涂层有较好的耐蚀性能。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-26
  1.1 引言  8-9
  1.2 冷喷涂技术  9-22
    1.2.1 冷喷涂技术起源  9
    1.2.2 冷喷涂技术的原理  9-11
    1.2.3 冷喷涂技术的特点  11-12
    1.2.4 涂层质量的影响因素  12-17
    1.2.5 冷喷涂涂层的沉积机理及性能  17-21
    1.2.6 冷喷涂技术的应用  21-22
  1.3 Zn-Ni合金镀层的研究现状  22-23
  1.4 本文的研究目的  23-26
第二章 试验材料及方法  26-32
  2.1 300M钢简介及试样制备  26-29
    2.1.1 300M钢简介  26-28
    2.1.2 试样的制备  28
    2.1.3 实验用粉的选择及粉的处理  28-29
  2.2 试验仪器及方法  29-32
    2.2.1 外观检查  29-30
    2.2.2 扫描电镜观察(SEM)  30
    2.2.3 X-射线衍射分析(XRD)  30
    2.2.4 涂层结合强度测试  30-31
    2.2.5 中性盐雾试验  31
    2.2.6 显微硬度测试  31-32
第三章 冷喷涂Zn-Ni合金工艺的研究  32-46
  3.1 不同粉末制备的涂层  32-40
    3.1.1 325目球状锌粉和300目球状镍粉混合  32-35
    3.1.2 325目球状锌粉和300目电解镍粉混合  35-37
    3.1.3 800目球状锌粉和300目电解镍粉混合  37-40
  3.2 不同温度制备的涂层  40-41
  3.3 不同锌镍质量比制备的涂层  41-45
  3.4 小结  45-46
第四章 冷喷涂Zn-Ni涂层的性能研究  46-58
  4.1 引言  46
  4.2 研究方法及内容  46
  4.3 涂层的性能研究  46-55
    4.3.1 涂层的宏观形貌  46-47
    4.3.2 涂层的厚度  47-48
    4.3.3 涂层的空隙率  48-49
    4.3.4 涂层显微硬度的测量  49-50
    4.3.5 涂层的结合强度  50-52
    4.3.6 涂层X射线衍射分析  52-53
    4.3.7 冷喷涂Zn-Ni腐蚀行为  53-55
  4.4 小结  55-58
第五章 冷喷涂Zn-Ni涂层前、后处理工艺研究  58-68
  5.1 前处理工艺研究  58-63
    5.1.1 表面除油  58-59
    5.1.2 表面粗化  59-61
    5.1.3 表面强化  61-63
  5.2 后处理工艺研究  63-65
  5.3 小结  65-68
第六章 结论  68-70
致谢  70-72
参考文献  72-78
附录A 攻读硕士期间发表论文目录  78

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属腐蚀与保护、金属表面处理 > 腐蚀的控制与防护 > 金属表面防护技术
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