几种金属基板上冷喷涂铜涂层的试验与模拟
来源期刊：材料热处理学报2009年第6期
论文作者：巫湘坤 刘敬春 崔华 郭辉华 张济山 周香林
关键词：冷喷涂; 铜涂层; 显微结构; 碰撞模拟; cold gas dynamic spray; copper coatings; mierostrueture; impact simulation;
摘 要：采用自主研制的冷喷涂设备在三种典型基板上进行喷涂试验,相同的工艺参数下,在铜和铝基板上得到良好的铜涂层,而在钢基板上则没有沉积.实验结果表明:涂层与基板界面、涂层内部颗粒界面结合良好,铜涂层组织致密,显微硬度高达150HV0.1;从涂层表面形貌扫描电镜(SEM)照片中可以观察到射流状的金属,说明颗粒发生了巨大变形,经计算知颗粒在碰撞中压缩率达69%;粉末和涂层的X射线衍射(XRD)结果表明铜粉末在冷喷涂过程中没有发生氧化.同时,数值模拟了铜颗粒与三种基板的碰撞过程,讨论了形成有效结合的判断准则,根据该准则,计算出铜颗粒在铜、铝、钢基板上的临界沉积速度分别为600m/s,500m/s,800m/s,从而解释了铜颗粒在三种基板上不同的沉积行为.
巫湘坤1，刘敬春1，崔华2，郭辉华1，张济山1，周香林1
(1.北京科技大学新金属材料国家重点实验室,北京,100083:;
2.北京科技大学材料科学与工程学院,北京,100083)
摘要:采用自主研制的冷喷涂设备在三种典型基板上进行喷涂试验,相同的工艺参数下,在铜和铝基板上得到良好的铜涂层,而在钢基板上则没有沉积.实验结果表明:涂层与基板界面、涂层内部颗粒界面结合良好,铜涂层组织致密,显微硬度高达150HV0.1;从涂层表面形貌扫描电镜(SEM)照片中可以观察到射流状的金属,说明颗粒发生了巨大变形,经计算知颗粒在碰撞中压缩率达69%;粉末和涂层的X射线衍射(XRD)结果表明铜粉末在冷喷涂过程中没有发生氧化.同时,数值模拟了铜颗粒与三种基板的碰撞过程,讨论了形成有效结合的判断准则,根据该准则,计算出铜颗粒在铜、铝、钢基板上的临界沉积速度分别为600m/s,500m/s,800m/s,从而解释了铜颗粒在三种基板上不同的沉积行为.
关键词:冷喷涂; 铜涂层; 显微结构; 碰撞模拟; cold gas dynamic spray; copper coatings; mierostrueture; impact simulation;
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