机械工程学报

作者：赵航, 高畅, 伍晓宇, 徐斌, 雷建国

单位：1. 深圳大学机电与控制工程学院 深圳 518060;2. 深圳大学广东省微纳光机电工程技术重点实验室 深圳 518060

关键词：电火花沉积,金属陶瓷涂层,微观结构,显微硬度,摩擦磨损；

基金：国家自然科学基金（51975385，51805333）、广东省自然科学基金（2018A030310512）和深圳市基础研究面上（JCYJ20180305125118826，JCYJ20190808143017070）资助项目。

针对传统电火花沉积工艺中工具电极预制成本高、工艺复杂、材料选择范围受限等问题，提出了一种超声辅助电火花粉末沉积（Ultrasonic-assisted electro-spark powder deposition，UEPD）的新方法。利用UEPD工艺成功地在316L不锈钢基材上制备了WC-Ni金属陶瓷涂层。所制备的WC-Ni金属陶瓷涂层的厚度为89~159 μm，表面粗糙度约为3.672 μm，并且与基材呈现良好的冶金结合。超声振动的引入能够有效改善涂层的成形质量。涂层的微观组织主要由亚微米级细小枝晶组成，主要物相包括FeNi、Cr3Ni、WC、W2C、Cr23C6和Cr3C2等。这些细小的晶粒和强化相使金属陶瓷涂层的硬度明显增加，平均硬度达到980.68 HV，约为基材的4.1倍。摩擦磨损性能测试表明，金属陶瓷涂层的磨损率相比基材和不含WC的Ni基合金涂层分别降低了50.7%和37.7%，并且还表现出明显低于二者的摩擦因数。WC-Ni金属陶瓷涂层的主要磨损机理为疲劳磨损和磨粒磨损，其中高硬度表面和具有颗粒流润滑效果的磨屑层是金属陶瓷涂层实现高耐磨、低摩擦的主要原因。UEPD工艺相比于传统的电火花沉积工艺省却了复杂的工具电极预制过程，其工艺更简单，成本更低廉、材料选择更广泛，并且所制备的涂层也表现出良好的成形质量和性能。这为电火花沉积技术的发展提供了一种新的思路。

来源：2021年第23期

《机械工程学报》期刊编辑部

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