铜冷喷涂中原料粉末粒径与涂层力学性能、电导率和微观结构的关系研究
在铜冷喷涂中，原料粉末的粒径会显著影响涂层的机械性能、电学性能和微观结构，因为它会影响颗粒速度和临界速度。颗粒速度与临界速度之比η可用于预测涂层颗粒间的结合情况和性能，同时改变喷涂参数。然而，当比较不同粒径的粉末时，η在延展性和电导率等性能方面的适用性有限。本研究采用三种不同粒径（d50分别为29.5 μm、45.8 μm和69 μm）的铜粉冷喷涂制备铜涂层，并评估其机械性能、电学性能和微观结构。通过优化气体压力和温度（4.9 MPa – 800°C），由粒径为29.5 μm和45.8 μm的粉末制备的涂层实现了超过90% IACS的电导率，并预测延展性约为6%。尽管η值相同，但由69 μm粒径粉末制备的涂层预测延展性为0%，IACS电导率为84%。这种差异主要归因于细粉末涂层中颗粒间结合力优于粗粉末涂层，这是通过去除颗粒间界面（PPI）的氧化物实现的。相比之下，粗粉末涂层的PPI处存在厚厚的氧化物层，即使在最高的η值下也无法去除。最后，研究表明，对于本案例而言，减少弱结合的PPI是提高涂层性能的关键因素，而晶粒细化/重结晶程度的作用相对较小。
关键词：冷喷涂、铜、粒径、颗粒间氧化物、机械性能、导电性
原文发表于《表面与涂层技术》（第 533 卷，2026 年 8 月 1 日，133634）
作者：Ioannis Kotsakis、Panteha Fallah、Lise Guichaoua、Dominique Poirier、Jason D. Giallonardo、Raynald Gauvin 和 Stephen Yue
