Cu-3Cr13伪合金涂层的试验研究.pdf

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1、2014．NOO2机械与自动化JournalofHenanScienceandTechnologyCu一3Cr13伪合金涂层的试验研究梁洪舟(随州职业技术学院汽车与机电工程学院，湖北随州441300)摘要：本文为研究电弧喷涂中不同X-艺参数对Cu一3Cr13伪合金涂层的组织和性能的影响，以石膏为基材，在不同的喷涂电流、电压和距离参数下制备伪合金涂层。分析喷涂电流、电压和距离对该涂层的硬度、孔隙率以及耐磨性能的影响，探索出电弧喷涂Cu一3Cr13伪合金涂层的最佳工艺参数和该涂层在快速制模中的应用前景。关键词：电弧喷涂；工艺参数；涂层；性能中

2、图分类号：TG172文献标识码：A文章编号：1003—5168(2014)03—0081—021课题背景及意义据正交实验方案制备9组石膏基体上喷涂的Cu一3Cr13涂电弧喷涂制模技术是典型的增材料制造技术，被广泛应用层，制备金相后在MH一5型金相显微硬度计上所测得其截面硬于快速模具制造和模具零件修复领域，在现代模具生产短周期、度、平面硬度数据分别见表3。小批量的背景下。具有传统模具不可比拟的优势。表3涂层硬度{I~／HV表1基于RP&M原型快速制作模具与传统机加工法＼＼组别项目＼123456789制作模具的比较、平面硬度56．11O5_3

3、67687．6130．684．o76．197．381．4制模方法制作成本／美元制作周期／周模具寿"b／4~截面硬度34．346．345．236957．O36．724．629．932．4硅橡胶浇注52303．2孔隙率金属树脂浇注94～5300在IS一100A型金相图象分析系统中所测各涂层平面、截面电弧喷涂256—71O00镍蒸发沉积306~75ooO孑L隙见表4。表4涂层孑L隙率％传统机加工6016～18250O0o2目标及主要工作内容123456789本课题研究Cu一3Cr13伪合金涂层的性质。纯cu熔化温度平面孔隙率3．223．69lO

4、．8511．33l1．277．488．3812．456．92为1083％。3Cr13的熔点1520～1540％，两者均为高熔点金属。截面孔隙率3．625．2O5．343．633．511．886．477．661．49涂层由在石膏基体表面电弧喷涂制得。在实验过程中对喷涂工3．3涂层耐磨性能艺参数对涂层的形成进行实验研究及分析，最后综合分析评估涂层耐磨性能是在MPX一2000型磨损实验机上按每磨损得到制备涂层的最佳工艺参数。30秒的质量减少量来进行比较，各组涂层的耐磨性能对比见表2．1实验方案5。．Cu一3Cr涂层的机械性能较好，但喷涂时涂层的

5、收缩率、热表5涂层耐磨性能对比应力导致涂层很容易开裂、变脆，给制模工艺带来困难。涂层的组别123456789主要性能参数即硬度、孔隙率和微粒尺寸都受雾化气压P、喷涂磨损量7．64．95．44．46．O4．15．73-45．4距离L、喷涂电流I、喷涂电压u、单位面积喷涂时间T等工艺参4综合分析与评估数的影响。本次研究固定单位面积喷涂时间且喷涂雾化压力固经过处理后的实验数据与工艺参数建立研究Cu一3Cr13涂定为O．5Mpa．通过改变其它不同参数对所制备的涂层性能指标采用正交实验的水平因素表(见表2)进行研究。层性能的正交分析表(见表6)。对

6、涂层各性能指标与相应的工艺表2正交实验水平因素表参数进行分析研究来获得最优水平因素。对于用来制作模具型腔的Cu一3Cr13涂层来说。涂层的平、＼因素承、＼A电压，vB电流，AC距离／mm面硬度是要承受载荷的。因此，电弧喷涂工艺参数对涂层平面硬l1(z8)I(120)1(150)度的影响是主要的。22(34)2(160)2(200)表6Cu一3Cr13涂层性能分析正交表33(38)3(2oo)3(250)＼因素实验指标A电压／C距离，2．2实验过程B电流fA平面硬截面硬平面L耐磨性V在固定单位面积喷涂时间以及喷涂雾化压力为0．5Mpa的组别

7、＼度，}Iv度／HV隙率％能g前提下，据水平因素表在150x80mm的石膏表面喷涂制得2～l1(28)1(120)1(150)56．134．33-227．63ram厚的涂层，经综合评估以得到最佳工艺参数并验证cu一21(28)2(16013(2501105．346．33．694．93Cr13涂层快速制作模具的可行性。石膏样的制备按水固比(质31(28)3(20o12(200)67．645．21O盘55．4量比)1：0．6～0．65；待凝固后再加热固化。考虑到石膏的导热性42(34)2(16011(150187．636．9l1334．4差，

8、按加热到100％保持100分钟后再加热到200~C并保持20052(34)1(120)3(250113O．657．011．276．O62(34)3(200)2(20o184．036．77-48