镁合金表面热喷涂WC-10Co-4Cr粒子沉积及分布特性

为了探究高速空气燃料热喷涂(activated combustion-high velocity air fuel,AC-HVAF)过程中喷涂粒子撞击基材后的沉积特性。采用AC-HVAF热喷涂技术在AZ80镁合金基体上沉积WC-10Co-4Cr硬质涂层。通过离散沉积实验获得薄层沉积粒子,探讨各种沉积形貌的种类、形成原因、结合机制及射流中粒子的径向和轴向分布。结果表明:在AC-HVAF粒子沉积过程中,嵌入型沉积为主要的沉积形貌,同时包含少量的破碎型与空腔型沉积粒子。在涂层的形成过程中,嵌入型沉积对涂层/基体结合性能起重要作用;空腔型沉积的小颗粒及破碎型沉积的大颗粒是造成沉积效率下降的主要原因。喷涂粒子主要集中在射流中心,越靠近射流边缘,空腔型沉积粒子越多,最终导致AC-HVAF粒子射流呈现出空间分布特征。

超声速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层对TC11钛合金耐磨性和耐蚀性的影响

采用超声速火焰喷涂(HVOF)工艺,在随钻仪器零件常用材料TC11钛合金表面制备金属陶瓷涂层WC-10Co4Cr,利用冲击试验机测量喷涂前后钛合金的冲击韧性,使用磨粒磨损试验机测定涂层的耐磨性,采用电化学测试分析涂层的耐蚀性。结果表明:HVOF工艺对TC11钛合金的组织和性能影响较小,与未喷涂的钛合金相比,界面处基体的显微组织和显微硬度没有明显变化,冲击韧性稍有提高;HVOF工艺稳定可靠,涂层呈片层结构,致密度高,涂层的孔隙率为2.55%,硬度达到1400 HV,涂层主要由WC和W2C相组成,其与基体结合良好,为机械结合;金属陶瓷涂层能够显著改善钛合金的耐磨性和耐蚀性,喷涂涂层钛合金的磨损量是未喷涂钛合金的1.56%,喷涂涂层钛合金的磨损机制是磨粒磨损,未喷涂涂层钛合金磨损机制是磨粒磨损+黏着磨损。

WC粒度对WC-10Co-4Cr复合粉末特性及其涂层性能的影响

利用超音速火焰喷涂技术制备了微米结构、亚微米结构、纳米结构以及多尺度结构的WC-10Co-4Cr涂层,研究了WC粒度对WC-10Co-4Cr复合粉末表面和内部结构及其涂层的孔隙率、硬度分布和断裂韧性的影响规律。结果表明:采用团聚烧结法制备的热喷涂粉末球形度较高,表面呈疏松多孔状,主要物相为WC、Co和Co_(3)W_(3)C;利用超音速火焰喷涂技术制备的涂层均与基体结合良好,涂层主要物相为WC、W_(2)C和少量的Co_(x)W_(x)C非晶组织,涂层孔隙率均小于0.6%,硬度WeiBull分布均呈单峰特征,平均显微硬度均大于1000 HV0.3,断裂韧性均大于2.5 MPa·m^(1/2)。随着WC粒度的减少,涂层显微硬度提高,断裂韧性降低;多尺度WC-10Co-4Cr涂层的孔隙率相对于单尺度涂层降低了68%,硬度分布相对均匀,同时具备较高的显微硬度和断裂韧性。

不同工艺粉末对超音速火焰喷涂WC-10Co-4Cr涂层性能的影响

对比分析了采用烧结破碎和团聚烧结工艺制备的两种WC-10Co-4Cr粉末的物理性能和物相组成。采用超音速火焰喷涂技术对两种粉末进行了涂层制备,并对两种涂层的性能进行对比评价,结果表明:团聚烧结粉末制备涂层的硬度、孔隙率和抗冲蚀磨损性能均优于烧结破碎粉末制备涂层,但其结合强度略低于烧结破碎粉末制备涂层。

HVOF喷涂WC-10Co-4Cr涂层的砂浆冲蚀行为

以2种不同的HVOF喷涂系统和3种商用粉末在0Cr13Ni5Mo基材上喷涂6种WC–10Co–4Cr涂层,用自行研制的料浆罐冲蚀设备对涂层和基材的砂浆冲蚀行为进行了研究,分析了显微结构和显微硬度对涂层冲蚀性能的影响及涂层冲蚀后的表面形貌。结果表明,在文中试验范围内涂层和基材的冲蚀失重均随冲蚀时间线性增加;各攻角下,WC–10Co–4Cr涂层的耐冲蚀性远远优于0Cr13Ni5Mo不锈钢;除了分层和裂纹明显的涂层,HVOF热喷WC–10Co–4Cr涂层的冲蚀失重表现出对攻角不敏感的特征。涂层的冲蚀机制为粘结相的微切削和涂层片状剥落,低攻角下的剥落坑面积大而浅,高攻角时面积小而深,片状剥落的程度随涂层气孔率的增加而增加。

超音速火焰喷涂WC-10Co-4Cr涂层的微观组织与摩擦磨损性能

采用超音速火焰(High Velocity Oxygen Fuel,HVOF)喷涂技术在Q235钢基体上制备WC-10Co-4Cr涂层。利用透射电子显微电镜、扫描电子显微电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机等手段对涂层的微观组织结构和摩擦磨损性能进行研究。结果表明:采用HVOF喷涂技术制备的WC-10Co-4Cr涂层结构致密,与基体结合良好,孔隙率为0.67%。涂层中的物相以WC为主,此外还含有少量W2C相和非晶相。涂层的平均显微硬度为1230HV0.3。WC-10Co-4Cr涂层具有良好的耐摩擦磨损性能,累计磨损量(14.4mg)仅为Cr12MoV冷作模具钢的2/5。磨粒磨损为WC-10Co-4Cr涂层的主要磨损机制。

超音速火焰喷涂制备WC-10Co-4Cr涂层工艺参数的优化

采用超音速火焰喷涂(HVOF)系统在Q235钢表面制备了WC-10Co-4Cr涂层,用正交试验方法研究了喷涂距离、氧气流量、煤油流量等工艺参数对涂层孔隙率和显微硬度的影响。结果表明:氧气流量是影响涂层孔隙率和显微硬度的最显著因素,煤油流量和喷涂距离的影响较小;最佳工艺参数为氧气流量897L·min-1、煤油流量0.38L·min-1、喷涂距离300mm,在此工艺参数下制备涂层的孔隙率为0.31%,显微硬度为1 323HV。

WC粒度对超音速火焰喷涂WC-10Co-4Cr涂层耐腐蚀性能的影响

采用制粒-高温快速烧结法制备两种分别含亚微米级和微米级WC粒径的WC-10Co-4Cr喷涂粉末,并用超音速火焰喷涂(HVOF)技术在45#钢基体上制备涂层;利用扫描电子显微镜和电化学工作站分别对涂层的显微形貌及耐腐蚀性能进行分析检测,探讨WC粒度对涂层耐腐蚀性能的影响和涂层的电化学腐蚀机理。研究结果表明:两种涂层组织致密,界面结合良好;含亚微米级WC粒径的涂层具有相对较低的孔隙率,使其涂层的耐腐蚀性能优于含微米级WC粒径的涂层。在3.5%Na Cl溶液中涂层的硬质相WC和粘结相Co发生电偶腐蚀,且低电位的Co相优先腐蚀,导致WC颗粒脱落,出现凹坑及点蚀现象。

颗粒致密度对WC-10Co-4Cr涂层性能的影响

利用超声速火焰喷涂技术(High velocity oxygen fuel,HVOF)并采用两种不同颗粒致密度的WC-10Co-4Cr合金粉末在300M钢表面制备涂层。采用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计等设备对两种涂层的微观组织结构及特性进行分析,重点研究碳化钨颗粒的沉积过程,并通过腐蚀电化学试验研究两种涂层的耐腐蚀性能。结果表明,高颗粒致密度粉末在喷涂过程中WC相分解率为15.74%,是低颗粒致密度粉末的1.34倍,喷涂过程中WC相的分解率由碳化钨颗粒在超声速焰流中吸收的热能和颗粒中钴包WC粒子的包覆性两方面因素共同决定;高颗粒致密度粉末制备的涂层的孔隙率为1.52%,显微硬度为1 218 HV,分别是低颗粒致密度粉末制备的涂层的1.95倍和1.04倍,颗粒中钴包碳化钨粒子的铺展性是影响涂层孔隙率及显微硬度的关键因素;腐蚀电化学试验结果表明,颗粒致密度较低的碳化钨粉末制备的涂层耐腐蚀性能较好。

不同颗粒致密度WC-10Co-4Cr涂层的耐腐蚀性能

在300 M钢表面上,利用超音速火焰喷涂技术将两种不同颗粒致密度的WC-10Co-4Cr粉末制成涂层.利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计分析涂层的微观组织,通过极化试验和浸泡试验分析涂层的耐腐蚀性能.结果表明,高颗粒致密度粉末制备的WC-10Co-4Cr涂层孔隙率为1.52%,是低颗粒致密度粉末制备涂层的1.95倍;在3.5%NaCl溶液中,高颗粒致密度粉末制备涂层的耐蚀性较差,腐蚀电流密度是低颗粒致密度粉末制备涂层的2.67倍.低颗粒致密度粉末制备的涂层孔隙率低,对基体的保护性较好.

T10钢表面HVOF喷涂WC-10Co-4Cr涂层的耐磨性研究

采用超音速火焰喷涂(HVOF)工艺在T10钢表面制备了WC-10Co-4Cr涂层,用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)观察了喷涂粉末和涂层的微观结构,用摩擦磨损试验机测试涂层在无润滑及油润滑条件下的摩擦磨损行为。结果表明:WC-10Co-4Cr涂层的未融颗粒较多,涂层微观结构致密,孔隙率约为0.8%;涂层表面显微硬度呈现常规的单模分布,而涂层-基体截面显微硬度呈现双态分布,涂层表面硬度高于截面硬度,且更为稳定;在干摩擦和油润滑条件下,涂层的摩擦系数随加载力的增大而减小,基体的摩擦系数也随加载力的增大而减小;WC-10Co-4Cr涂层的磨损深度约为T10基体磨损深度的1/3;WC-10Co-4Cr涂层的磨损机制为磨粒磨损,T10基体的磨损机制为黏着磨损。

Inconel690合金表面WC-10Co-4Cr和CoCrW涂层的微动磨损特性

为了提高Inconel690合金管的耐磨性,采用超音速火焰喷涂技术(HVOF)在Inconel690合金管表面制备WC-10Co-4Cr和CoCrW两种涂层,在PLINT微动磨损试验机上考察其微动磨损性能。试验结果表明:载荷一定时,涂层的摩擦因数随着位移的增加而变大;相同试验条件下,在稳定阶段,WC-10Co-4Cr和CoCrW涂层的摩擦因数小于Inconel690;两种涂层的耐磨性均显著优于Inconel690合金,而WC-10Co-4Cr涂层的耐磨性略优于CoCrW涂层。磨损表面形貌分析表明,两种涂层的磨痕表面存在剥落坑和剥层现象,磨损机制以剥层和磨粒磨损为主。

不同热喷涂工艺制备WC-10Co-4Cr涂层耐磨性能研究

分别利用等离子喷涂(APS)、超音速等离子喷涂(SAPS)和超音速火焰喷涂(HVOF)工艺,在45#钢基体表面制备WC-10Co-4Cr涂层。分析比较了三种涂层的孔隙率、显微硬度和耐磨性能。结果表明,SAPS和HVOF制备的涂层性能相当,且相结构单一,与粉末相近;与等离子喷涂相比,这两种工艺所制备涂层的致密度和显微硬度更高,耐磨性能更优异。

喷涂角度对HVOF喷涂WC-10Co-4Cr涂层性能的影响

随着超音速火焰喷涂技术的迅速发展,工业上需要耐磨处理的工件的外形复杂性问题越来越突出,喷涂过程中需要多种角度进行喷涂。本文用GTV-K2喷枪喷涂WC-10Co-4Cr,对不同角度喷涂的涂层性能进行了研究。结果表明:(1)60(°)以下,随着喷涂角度的增加,粉末的沉积效率逐渐升高;(2)60(°)到90(°)之间,沉积效率比较稳定;(3)涂层的显微硬度和结合强度随着喷涂角度的增加呈现先高后低再升高的趋势;(4)45(°)角喷涂获得的涂层硬度和结合强度都是最低的,喷涂过程中应尽量避免,否则应该重新调整工艺参数;(5)喷涂角度尽量控制在60(°)到90(°)之间,适当减小喷涂角度,可以提高涂层的硬度和结合强度。

超音速火焰喷涂Cr3C2-NiCr涂层和WC-10Co-4Cr涂层的组织与性能

为提高汽轮机低压末级叶片抗水蚀性能,采用超音速火焰喷涂技术在基体材料1Cr12Ni2W1Mo1V不锈钢表面分别制备了Cr3C2-NiCr涂层和WC-10Co-4Cr涂层;研究了这2种涂层的显微组织、结合强度、显微硬度分布和涂层开裂韧性,测试分析了基体和2种涂层的抗水蚀性能。结果表明:Cr3C2-NiCr涂层和WC-10Co-4Cr涂层都与基体材料结合紧密,平均结合强度分别为69.2 MPa和76.4 MPa;涂层组织致密,孔隙率分别为0.50%和0.07%;2种涂层的平均显微硬度较基体有显著提升,分别达到960.6 HV3 N和1 314.0 HV3N;WC-10Co-4Cr涂层的韧性更好,其开裂韧性平均值达到5.08 MPa·m^1/2,而Cr3C2-Ni Cr涂层仅4.11 MPa·m^1/2。总体而言,2种涂层与基体材料相比均具有较好的抗水蚀性能,尤其是WC-10Co-4Cr涂层抗水蚀性能更优。

WC-10Co-4Cr粉末及涂层性能研究

采用北京矿冶研究总院生产的WC-10Co-4Cr复合粉末作为喷涂材料,对该粉末的流动性、松装密度、表面形貌、元素分布等物理性能进行了分析。采用HVOF喷涂法制备WC-10Co-4Cr涂层,测试了涂层的结合强度和显微硬度,并利用HITACHIS-3500型扫描电子显微镜对涂层的显微组织进行了分析。研究结果表明:北京矿冶研究总院生产的WC-10Co-4Cr复合粉末具有良好的物理性能。采用HVOF喷涂制备的WC-10Co-4Cr涂层的连续性和致密度良好,且具有高硬度和结合强度,涂层中各组分分布均匀,没有明显的偏析现象。

WC-10Co4Cr涂层的制备工艺及性能研究

WC-10Co4Cr涂层具有高硬度和良好耐磨损性能,在航空领域应用广泛。采用超音速火焰喷涂法在A100钢表面制备了WC-10Co4Cr涂层,通过正交实验法确定最佳制备工艺,在最佳工艺条件下制备WC-10Co4Cr涂层,测试了涂层的显微硬度、残余应力、结合强度和摩擦系数。结果表明,最佳工艺条件是煤油流量为5.8 SCFH,氧气流量为1900 SCFH,喷涂距离为350 mm,送粉速率为9.5 r/min。在最佳工艺条件下制备的WC-10Co4Cr涂层平均显微维氏硬度为1137,硬度明显高于A100合金钢基底,残余应力造成的弧高值为0.373 mm,涂层的结合强度高于70.9 MPa。制备的WC-10Co4Cr涂层在显微硬度、残余应力和结合强度方面均能达到航空行业标准。WC-10Co4Cr涂层的磨损深度和磨损体积明显低于A100合金钢基底,具有更高的耐磨损性能。A100合金钢的磨损机制为黏着磨损,WC-10Co4Cr涂层的磨损机制为磨粒磨损。

HVAF喷涂WC-10Co-4Cr涂层的气体喷砂冲蚀性能研究

采用空气助燃超音速火焰喷涂HVAF(High Velocity Air Fuel)在304不锈钢基材上制备三种粉末粒径不同WC-10Co-4Cr涂层。利用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、维氏显微硬度仪、万能拉伸试验机、抗冲蚀试验机对涂层的孔隙率、微观形貌、力学性能、断裂韧性以及气体喷砂冲蚀性能进行研究分析。结果表明,HVAF喷涂的WC-10Co-4Cr涂层孔隙率低,硬度与结合强度高、断裂韧性好,涂层抗冲蚀性能优异。WC-10Co-4Cr涂层在30°冲蚀角下,涂层的气体喷砂冲蚀磨损主要为微切削产生的犁沟。在90°冲蚀角度下,涂层的气体喷砂冲蚀磨损主要表现为疲劳剥落特征。

WC-10Co-4Cr粉末及涂层性能研究

对采用两种不同原料制备的WC-10Co-4Cr粉末A和B的物理性能进行了分析;采用HVOF喷涂方法制备A、B粉末对应的涂层,分析了涂层的形貌和硬度。分析结果表明:A、B粉末的颗粒球形度较好,对应涂层中元素分布均匀,粉末B对应的涂层具有较高的硬度,且涂层硬度分布较均匀,优于粉末A对应的涂层。

HVAF喷涂超细WC-10Co-4Cr粉末涂层的耐腐蚀性研究

对比研究超细和常规粒度WC-10Co4Cr粉末喷涂制备涂层的性能,根据显微形貌、力学性能与电化学特性比较两种涂层的耐腐蚀性并分析机理。在304不锈钢基体上,利用空气助燃高速(High Velocity Air Fuel,HVAF)热喷涂技术制备WC-10Co-4Cr涂层。采用SEM和XRD分析了涂层的物相组成和显微形貌,采用维氏硬度仪和万能拉伸试验机分别测试了涂层的显微硬度与结合强度以表征力学性能,在质量分数为3.5%的NaCl溶液中对涂层进行电化学分析。结果表明:两种WC-10Co-4Cr粉末涂层均具有优异的耐腐蚀性能,超细粉末涂层自腐蚀电位(-0.199 V)高于常规粉末粒径涂层(-0.267 V);超细粉末粒径涂层腐蚀电流密度(1.996×10^(-7)A/cm^(2))小于常规粉末粒径涂层(3.123×10^(-6)A/cm^(2)),对基体能起到良好的保护作用。超细粉末与常规粉末WC-10Co-4Cr涂层电位腐蚀的机理主要是WC与粘结相的电偶腐蚀、Cl-对涂层表面钝化膜的破坏引起的孔蚀,腐蚀机理基本一致,主要差异在于,超细粉末涂层的致密度更高,组织更加均匀提高了涂层的耐腐蚀性。