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点焊电极表面电火花原位熔敷鳞片状TiB_2-TiC复相涂层研究

罗平  
【摘要】:为进一步提高涂层电极在点焊镀锌钢板时的使用寿命,解决TiC、TiB_2单相涂层存在的问题(TiC电导率低、TiB_2与基体间润湿性性差等),提出TiB_2-TiC复相涂层技术。课题通过机械合金化、真空烧结、电火花沉积(ESD)获得鳞片状TiB_2—TiC复相陶瓷涂层。通过对粉末Ti、B_4C、Ni、C球磨后的X射线衍射(XRD)分析发现,欲原位获得TiB_2-TiC复相涂层,混合粉末需经一定时间的球磨(6h),且球磨后的粉末必须发生有利于原位形成TiB_2-TiC复相涂层的物相转变。通过对球磨25h后粉末的差热分析(DTA)发现,产生合金化后的粉末在1200℃的温度便可以完全转变为TiB_2-TiC复相粉末,此温度为粉末的真空烧结提供了温度上的参考。25h机械合金化粉末冷压成型后的真空半烧结结果说明,在1150℃进行烧结,熔敷棒不仅在相组成上能满足原位熔敷的需要,而且强度也较高。为获得理想的TiB_2-TiC复相涂层,根据影响涂层质量的因素进行正交实验,实验结果为:电压24v、电容2000μF,熔敷时间120s,在此参数下可以获得综合性能好的TiB_2-TiC复相涂层。涂层电极表面XRD发现,涂层主要由TiB_2和TiC组成,场发射电镜下发现TiB_2呈板条状、TiC呈六面体状。TiB_2-TiC复相涂层电极的寿命测试在单相交流立点焊机上完成,复相涂层电极寿命(2500点)明显高于无涂层电极寿命(500点)。对失效后TiB_2-TiC复相涂层电极的分析发现,涂层电极寿命提高的主要原因可归纳为:涂层阻止了电极材料与镀锌钢板锌层之间的合金化反应;一定程度上提高了电极表面硬度,使得焊接过程中的塑性变形得以减缓。涂层电极在使用过程中由于受机械力和焊接热等诸多因素的影响,会使原本完整的TiB_2-TiC复相涂层产生裂纹。裂纹扩展交织成网状,增加了TiB_2-TiC复相涂层电极与钢板镀层之间的合金化程度。由于局部区域合金化的影响,使得涂层成片脱落,导致了更深程度的合金化,加之TiB_2-TiC复相涂层电极前期塑性变形的影响,最终导致TiB_2-TiC复相涂层电极失效。


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