锡基巴氏合金具有较低的摩擦因数、良好的耐磨性及抗胶合性,已被广泛用作高性能轴承零部件表面的耐磨材料。为改善传统浇注锡基巴氏合金中存在的缺陷并减少材料浪费,采用激光熔覆技术在20钢基体表面熔覆锡基巴氏合金,并将其与采用静止浇注、离心浇注工艺制备的合金进行对比。对三种合金层的微观组织、元素分布、显微硬度、摩擦磨损性能及内部质量进行检测和分析,结果表明:激光熔覆锡基巴氏合金的微观组织小于传统浇注合金的微观组织,且沿沉积方向的微观组织呈明暗交替的带状分布特征;激光熔覆合金层的显微硬度高于静止浇注合金层的显微硬度,与离心浇注工艺的相近;在干摩擦条件下,激光熔覆锡基巴氏合金的摩擦因数较传统浇注合金的大,其磨损机制以磨粒磨损为主;超声波和着色渗透无损探伤结果表明激光熔覆锡基巴氏合金层内无明显缺陷,与钢背结合良好。

利用激光熔覆工艺制备锡基合金熔覆层、镍/锡基合金熔覆层,对两种熔覆层的显微组织、硬度及摩擦磨损性能进行分析,并与铸造锡基巴氏合金进行对比。结果表明:锡基合金熔覆层由方块状SnSb、花瓣状Cu6Sn5和基体相α-Sn组成。由于镍元素的扩散作用,在镍/锡基合金熔覆层底部生成了NixSny和CuNiSb2混合相;两种激光熔覆层在截面深度0.1~0.7 mm处的显微硬度差别不大,均约为50 HV;随着截面深度增大,镍/锡基合金熔覆层的硬度急剧升高,这是因为过渡层中的镍元素扩散到了熔覆层,形成了Sn-Ni金属间化合物,增大了这一区域的硬度;镍/锡基合金熔覆层和锡基合金熔覆层的平均摩擦因数分别为0.165和0.199,均优于铸造锡基巴氏合金;两种激光熔覆层的磨损机理为表面疲劳磨损,磨损面有点蚀现象。铸造锡基巴氏合金的磨损较为严重,出现了犁沟,磨损机理为表面疲劳磨损和磨粒磨损。