摘要
在工业生产领域，铝制品由于具有密度小、质量轻和性能好等优点而被广泛应用。在实际生产中，铝制产品的制造方法主要是压铸铸造，但是高温状态下的熔融铝液具有很强的腐蚀性能，能够对模具表面造成腐蚀，使得模具表面出现腐蚀坑造成模具破坏失效。模具的失效不但提升了企业的制造成本，更会带来环境的铝液污染。模具表面的强化改性技术可以有效的提升模具耐高温铝液腐蚀的能力，而其中的激光熔覆技术更是凭借其效率高、熔覆涂层质量好、热影响区域小等优点被广泛应用在模具表面强化行业。 此次课题研究旨在H13钢表面利用激光熔覆技术制备Co6合金金属粉末熔覆涂层、T400合金金属粉末熔覆涂层与Ni基30WC合金金属粉末熔覆涂层并对金属熔覆涂层的微观组织形貌、表面显微硬度、耐腐蚀性能和表面耐高温摩擦磨损性能进行测试分析，并与H13钢做对比，研究了3种金属熔覆涂层的耐高温磨蚀性能。 实验结果表明：3种金属熔覆涂层与H13钢基体之间均发生了良好的冶金结合，激光熔覆的区域均可以划分为金属熔覆区域、热影响区域和基体区域。Co6合金金属粉末熔覆涂层的晶体类型主要是枝状晶体和柱状晶体，主要的强化机制是弥散强化和固溶强化；T400合金金属粉末熔覆涂层的晶体类型主要是网状晶体，主要的强化机制是弥散强化和固溶强化；Ni基30WC合金金属粉末熔覆涂层的晶粒类型主要是柱状晶体和网状晶体，内部未熔化的硬质WC颗粒的沉积和弥散强化、固溶强化是涂层的主要强化机制。 在对3种金属熔覆涂层表面性能的测试中，通过表面显微硬度测试，得出表面显微硬度平均值大小关系为：T400合金金属粉末熔覆涂层＞Co6合金金属粉末熔覆涂层＞Ni基30WC合金金属粉末熔覆涂层＞H13钢；通过高温摩擦磨损性能测试，得出表面耐高温摩擦磨损性能的大小关系为：T400合金金属粉末熔覆涂层＞Ni基30WC合金金属粉末熔覆涂层＞Co6合金金属粉末熔覆涂层＞H13钢；通过电化学腐蚀测试，得出耐腐蚀性能大小关系为：Co6合金金属粉末熔覆涂层＞Ni基30WC合金金属粉末熔覆涂层＞T400合金金属粉末熔覆涂层＞H13钢。根据表面性能的测试结果，相比于H13钢基体，3种金属熔覆涂层的表面显微硬度、耐高温摩擦磨损性能和耐腐蚀性能均有较大程度的提升。 3种金属熔覆涂层经过700℃-16h的高温熔融铝液的腐蚀，表面的腐蚀状态均不如H13钢表面腐蚀的严重。在3种金属熔覆涂层中，Si元素延缓了高温铝液对涂层的腐蚀速率。同时对于Co基类合金(Co6和T400)金属粉末熔覆涂层中，稳定存在的γ-Co相和碳化物对涂层的耐腐蚀性能进行了强化，延缓了高温铝液对金属涂层的侵蚀，提升了涂层的耐高温腐蚀性能。在Ni基30WC合金金属粉末熔覆涂层中，稳定存在的Ni相和很难被溶解的硬质WC颗粒，阻碍了铝液对熔覆涂层的侵蚀，提升了金属熔覆涂层的耐高温腐蚀性能。 综合实验结果和企业生产的实际要求，最终采用T400合金金属粉末做为H13钢表面强化的首选材料，理由如下：本次采用的Ni基30WC合金金属粉末价格昂贵，在批量生产的前提下无法满足企业生产低成本的要求；在H13钢进行生产作业的过程中，主要受到高温铝液的不间断的冲刷作用，所以在金属涂层满足表面耐高温腐蚀性能的前提下，对表面耐高温摩擦磨损性能也具有很高的要求，而Ni基30WC合金金属粉末熔覆涂层的耐高温摩擦磨损性能弱于T400合金金属粉末涂层。对于Co6合金金属粉末熔覆涂层，其耐高温摩擦磨损性能和耐高温腐蚀性能均弱于T400合金金属粉末熔覆涂层。
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