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黄料又名“吸光涂料”,呈黄色,由苏州大学激光加工中心生产。黑漆是三和自动喷漆,黑色,由广东三和化工科技有限公司生产。水玻璃又名“硅酸钠”,透明液体,由青岛优索化学科技有限公司生产。磷酸锌呈白色,由济宁佰一化工有限公司生产。分散剂是白色粉末,型号EBS,由济南宇舜化工生产。酚醛树脂是黄色片状颗粒,由河北成丰树脂化工有限公司生产。
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试样材料为GCr15轴承钢,经高温淬火与回火处理后试样表面硬度为60HRC~65HRC,抛光处理后粗糙度Ra=0.1μm,如图 1所示。采用W-71s型喷枪将涂料喷涂到试样表面,控制喷涂距离约为40cm,涂层厚度控制为0.1mm左右,并置于室温下自然风干,制备单一涂料涂层及复合涂料涂层,如图 2所示。
试样表面激光微织构加工采用本课题组自主研制的二极管抽运Nd:YAG激光加工机,如图 3所示。激光加工参量设置为激光重复频率为1600Hz,抽运电流为18A,脉冲重复次数3次,加工形成的表面微凹坑阵列如图 4所示。激光织构完成后,配合使用粒径为0.5μm的氧化铝抛光粉对试样表面进行轻微抛光处理。
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采用美国Veeco公司生产的WYKO-NT1100非接触光学轮廓仪对微织构凹坑内径D1、外径D2、深度H和熔渣高度h进行测量,结果如图 5所示。为了更好地表征涂料对激光加工的影响,可将凹坑等效为球冠体,其体积计算公式为V1=π(3HD12+4H3)/24,表面经过抛光处理后熔渣的尖角基本被抛平,因此可将其等效为正方体,体积计算公式为V2=πh(D22-D12)/4。对凹坑体积和熔渣体积进行计算并统计,结果如表 1所示。
number coating type inner diameter D1/μm outer diameter D2/μm height h/μm depth H/μm dimple volume V1/10-5mm3 slag volume V2/10-5mm3 C-0 none 79 114 0.70 7.0 1.73 0.37 C-1 black paint 67 100 0.40 6 0.83 0.17 C-2 water glass 86 110 0.36 6.0 1.75 0.13 C-3 yellow material 87 110 0.60 7.4 2.22 0.21 C-4 zinc phosphate 77.5 108 0.4 5.8 1.38 0.18 C-5 graphite 56 102.5 0.4 5.9 0.74 0.23 C-6 water glass+zinc phosphate 86 110 0.5 5.7 1.66 0.18 C-7 water glass+black paint 85.5 118.1 1 6.8 1.97 0.52 C-8 yellow material+water glass 88.3 108.2 0.7 8 2.48 0.21 C-9 yellow material+black paint 79 108.6 0.2 6.8 1.68 0.09 C-10 yellow material+zinc phosphate 84.5 117 0.8 6.8 1.92 0.41 Table 1. Parameters of dimple morphology