Ni包MoS_2添加剂对镍基涂层的摩擦磨损性能影响(2)

Ni包MoS_2添加剂对镍基涂层的摩擦磨损性能影响

维氏硬度,所用载荷4.9N,持续时间20s.

采用MG2200型摩擦磨损试验机测试涂层在室温、大气环境中的滑动摩擦磨损性能,采用环2环配

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副方式,偶件环材料为淬火45钢,硬度HRC60～70.试验条件分别为:测定摩擦系数随时间变化时

位距离的质量损失表示磨损率,即W=ΔW/L(ΔW为磨损质量损失,L为滑动距离).摩擦系数和磨损量均为3次测量结果的平均值.

采用QUANTA200型扫描电子显微镜(SEM)观察磨损表面形貌,利用光学显微镜(OM)观察涂层截

载荷选用100N,摩擦速度为30m/min,时间在0～面形貌.30min之间;测定摩擦系数和磨损率随载荷变化时

2　结果与分析

速度选用30m/min,摩擦距离800m,载荷取50N、100N、150N和200N.采用精度为0.1mg的2.1　涂层组织及其力学性能BS2103型电子天平测定磨损前后的质量损失,以单图1所示为在未腐蚀状态下2

种涂层的横截面

组织形貌OM照片.可见,Ni60涂层组织较均匀致密、孔隙和夹杂物较少[图1(a)].在Ni60材料中加入Ni包MoS2后涂层出现少量空隙、夹杂及少量黑色相.以前的研究表明

[4]

,黑色相是含有杂质硅元

素的MoS2.在Ni的保护下,MoS2部分被保留下来.表1列出了2种涂层的显微硬度和抗拉强度试　　　

表1　涂层的显微硬度和结合强度

Table1　Micro2hardnessandbondingstrengthofcoatings

CoatingsNi60coating

Ni60/MoS2coating

Micro2hardnessHV/MPa44.6±0.441.5±0.4

Bonding

strengthσ666.7±3610.7±3

主要与基体的表面活化程度和应力状态有关,涂层

的内聚强度受涂层物相、孔隙率大小及涂层结构的

[5]

均匀性等影响.HVOF涂层具有高温和高速特点.Ni60粒子充分软化,并以较大动能和高塑性状态撞击基体,同时充分变形,从而增强基体与涂层之间的活化程度,降低涂层与基体的残余应力,提高涂层与

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基体之间的黏结强度.而部分MoS2粒子在喷涂时会分解并与镍铬生成Ni2Cr2Mo2S的化合物,使得

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材料力学性能下降.Ni60/MoS2涂层结构的均匀性和Ni相含量的变化引起黏结强度和内聚强度变化,从而使其抗拉强度降低.2.2　涂层的摩擦磨损性能

图2所示为2种涂层的摩擦系数(μ)随时间变化的关系曲线.可见,磨损初期的摩擦系数较高,随着时间增加,μ值开始降低,之后μ趋于稳定,说明此时摩擦副已处于稳定的滑动磨损阶段,且Ni60/MoS2涂层的摩擦系数低于Ni60涂层.Ni60涂层和Ni60/MoS2涂层的磨损率W分别为5.95×10m和2.58×10

-2

-2

验结果.可以看出,Ni60/MoS2涂层的抗拉强度和硬度均低于Ni60涂层.涂层的显微硬度与其均匀性及硬质相含量有关.涂层的均匀性和致密性越高,其硬

质相含量和硬度越大.Ni60涂层中的空隙少,大部分为白色Ni相.而Ni60/MoS2涂层由于Ni包MoS2的加入使其孔隙增多,且出现MoS2软质相,从而使得涂层的显微硬度降低.涂层的抗拉强度取决于涂层的黏结强度和内聚强度,涂层与基体的黏结强度

mg/

mg/m.表明Ni60/MoS2涂层的摩

擦磨损性能优于Ni60涂层.这是因为Ni60/MoS2涂层中Ni包MoS2发挥了固体润滑作用的结果.