等离子喷涂镍基涂层及其在农业刀具上的应用

随着农业技术的迅速发展和机械化、自动化程度的不断提高，在实现农业现代化的过程中，农业机械越来越受到国家的重视，如何解决因磨损导致农业机械失效的问题显得尤为迫切。 本课题采用等离子喷涂技术制备镍基复合涂层，分析了不同TiC含量对涂层组织和性能的影响，优化了等离子喷涂工艺参数，获得了能指导实践生产的工艺规范，实践考证了涂层应用于IS195旋耕刀修复的可行性。 采用正交试验分析确定了等离子喷涂的最佳工艺参数为：喷涂电流650A，喷涂距离110mm，主气流量63.7L/min，辅气流量27.3L/min，送粉速度10.5g/min，喷枪移动速度100mm/s。 等离子喷涂镍基涂层具有典型的层状波浪式结构，涂层与基体之间呈机械结合，涂层内部存在少许孔隙。涂层近表区域显微硬度最大为570HV，磨损机制为黏着磨损和磨粒磨损两种，动电位电化学腐蚀试验表明，镍基涂层较基体具有良好的耐蚀性。 通过在镍基粉末中添加不同含量的TiC粉末（TiC含量为10%，15%，20%）发现，TiC镍基复合涂层与基体呈机械结合，且随着TiC含量的增加，TiC颗粒在涂层中分布越均匀。当TiC含量为20%时，涂层的显微硬度最高，磨损机制为磨粒磨损；当TiC含量为15%时，涂层的摩擦系数较低约为0.35，摩擦磨损性能最好，磨损机制为黏着磨损和磨粒磨损两种。电化学腐蚀极化曲线表明，TiC镍基复合涂层的耐蚀性较镍基涂层有所提高，当TiC含量为15%时，复合涂层的耐蚀性最好。 Ni60+15%TiC复合涂层经氩弧重熔处理后，涂层与基体结合面处元素发生扩散，黑色边界消除，呈冶金结合，涂层组织由γ-Ni固溶体、TiC、Cr23C6、CrB等相组成。涂层平均显微硬度有所提高，摩擦系数降低，涂层表面光洁平整，只有轻微的擦划痕，磨损机制表现为磨粒磨损。电化学腐蚀试验表明，涂层自腐蚀电位升高，耐蚀性提高。 将重熔Ni60+15%TiC复合涂层应用于IS195旋耕刀的修复中，熔覆层成本低、质量高，田间模拟试验表明，经过表面处理的旋耕刀磨损量明显降低，磨痕断断续续，磨痕宽度和深度变小，表现出优良的耐磨性。