球形碳化钨粉末制备技术的探讨

概述了热喷涂高新材料球形碳化钨粉末制备技术的研究进展。从原料、熔融方式、球形化方式及技术特点等方面对各种制备方法进行了对比分析。最后提出了超高温熔炼气体雾化法是球形碳化钨粉末制备的首选技术。

球形碳化钨粉末的制备

本文分析了WC的碳化机理,并采用工业炭黑与球形钨粉干混球磨,分别在1800℃、1900℃和2000℃条件下碳化,制备出球形碳化钨粉末。通过碳量检测、SEM,X射线衍射及能谱分析,结果表明:碳化钨粉末为球形,温度在2000℃时,钨粉碳化最充分,纯度高,没有游离碳及其它杂质。

等离子弧堆焊镍基球形碳化钨涂层摩擦磨损研究

目的采用等离子转移弧堆焊技术制成镍基球形碳化钨复合涂层,研究碳化钨含量对复合涂层摩擦磨损性能的影响,以用于实际生产开发。方法碳化钨质量分数分别为20%、30%、50%、60%的镍基混合粉末通过等离子堆焊方法制备成复合涂层,并采用Bruker公司生产的万能摩擦磨损试验机对镍基碳化钨复合涂层的侧面进行摩擦磨损性能测试。对各组涂层的表面形貌、摩擦系数、划痕横截面积及磨损面的微观形貌进行对比分析,探究碳化钨的含量对复合涂层摩擦磨损性能的影响。结果等离子转移弧堆焊镍基球形碳化钨复合涂层的耐磨性能随着碳化钨含量的增大而增大,同时近熔合区基体的耐磨性能也不断提高。当碳化钨质量分数小于50%时,主要发生的是粘着磨损和氧化磨损;当碳化钨质量分数大于50%时,主要发生的是粘着磨损和磨料磨损。结论由于碳化钨的存在以及增强相的不断生成,随着碳化钨含量的增大,复合涂层的磨损性能不断提高。出于性能和成本考虑,当碳化钨质量分数为50%时更适合实际应用。

镍基球形碳化钨复合涂层在高温高压饱和H_2S溶液中腐蚀行为

针对油气田开发面临的高温、高压、高硫化环境材料的腐蚀问题,采用高温高压反应釜研究了镍基球形碳化钨复合涂层在饱和H2S溶液水热环境中的腐蚀行为。采用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等分析了涂层的微观腐蚀形貌及组成。结果表明,随着腐蚀时间的增加,48h内达到最大腐蚀平均速率0.288mg/(h·cm2),涂层表面形成厚度约5μm的腐蚀层,腐蚀产物主要为Ni(OH)2和Ni3S2。涂层表面发生点蚀并伴随有裂缝。

球形碳化钨增强钴基堆焊涂层的组织及低温耐磨性

目的提升低温钢的摩擦磨损性能,为极地特殊船板的焊补和延寿技术提供试验依据。方法利用等离子转移弧技术,在低温钢E32表面堆焊制备3组球形不同碳化钨含量的钴基涂层,比较该改性涂层和E32钢在低温条件下(–20℃)的摩擦磨损性能。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱分析仪、3D光学轮廓仪等研究手段,分析碳化钨含量对堆焊层耐磨损性能和显微组织的影响规律,并揭示其耐磨损机理。结果在载荷为50 N、滑动速度为20 mm/s条件下,经2 h干滑动摩擦磨损后,3组涂层较低温钢E32的摩擦系数和体积磨损率均下降,磨痕的宽度和深度均变小。富含WC、W_(2)C增强相以及Cr_(23)C_(6)、Cr_(7)C_(3)、Co_(6)W_(6)C和Fe_(6)W_(6)C等碳化物硬质相的涂层,显著提升了E32钢的硬度和低温耐磨性。涂层的低温耐磨性能随着碳化钨含量的增大而提高,未添加碳化钨的涂层的主要磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损,当碳化钨的质量分数为30%和60%时,主要磨损机理为三体磨粒磨损。结论通过在E32钢表面进行等离子转移弧堆焊,得到了结构致密、高硬度和抗低温耐磨性的球形碳化钨增强钴基表面改性涂层,在一定程度上提升了低温钢的服役寿命。

海水环境下镍基球形碳化钨涂层耐磨损性能研究

磨损和腐蚀一般始于材料的表面,对材料表面进行耐磨损和耐腐蚀防护是提高其运行可靠性、延长其使用寿命的一种有效手段。镍基球形碳化钨涂层具有高硬度、高韧性和优异的耐磨耐蚀性等特点,可以对海洋石油钻采装备的材料表面起到有效保护。研究结果表明,液相摩擦介质对磨损过程有明显的润滑作用,摩擦系数、磨痕的深度、宽度及磨损量都有较大幅度的减小;海水介质中,Ni60涂层磨损表面会发生摩擦化学反应。

球形铸造碳化钨对PDC钻头喷焊层冲蚀性能的影响

本研究采用氧乙炔喷焊方法制备了不同含量的球形碳化钨和多角状碳化钨颗粒增强的镍基喷焊涂层,研究了钢体PDC钻头碳化钨喷焊层的抗冲蚀性能。结果表明:随着球形碳化钨含量的降低,喷焊层的显微硬度降低,断裂韧性增加,孔隙率先增大后趋于稳定;喷焊涂层的抗冲蚀性随球形碳化钨含量的降低呈先降低后升高的趋势,耐腐蚀性是影响喷焊涂层抗冲蚀性最主要的因素。当球形碳化钨含量为30%时,样品抗泥浆腐蚀性能最差,腐蚀—冲蚀互作用最强,导致样品受冲蚀磨损最严重。建议球形碳化钨含量不低于40%,可以保持喷焊层较高的硬度和抗冲蚀性能。

球形铸造碳化钨的制备技术

介绍了国内外近年来的球形铸造碳化钨生产方法。球形铸造碳化钨制备技术按原料可分为两类,一类以W、WC、C为原料,通过雾化制备,如旋转雾化、超高温熔炼气体雾化等;另一类是以铸造碳化钨为原料,通过高温改性处理制备,如等离子球化法、感应或电阻加热球化法等。无论采用何种方式均能制备出化学性能稳定、显微硬度达3 000 kg/mm2、组织结构均匀致密、100%细等轴树枝状晶粒、流动性能好的球形铸造碳化钨粉末,但因设备、工艺方法等的差异,各种方法均有各自不同的特点。

球形铸造碳化钨颗粒对堆焊层组织及耐磨性能的影响

将不同含量和粒径的球形铸造碳化钨颗粒添加到雾化铁粉中制备堆焊焊条,然后在Q235钢表面进行氧-乙炔火焰堆焊来获得堆焊层,研究了球形铸造碳化钨颗粒的含量和粒径对堆焊层显微组织、硬度及耐磨性能的影响。结果表明:堆焊层中球形铸造碳化钨颗粒边缘有明显的溶解现象,粒径越小,溶解现象越明显;随球形铸造碳化钨颗粒含量的减少,堆焊层中的鱼骨状莱氏体组织减少,随球形铸造碳化钨粒径的减小,莱氏体组织逐渐粗化;球形铸造碳化钨颗粒的含量越高,粒径越小,堆焊层的硬度越高,耐磨性越好。

铸造碳化钨球形化处理技术的研究

讨论了采用超高温球化设备制备球形铸造碳化钨的工艺,研究了铸造碳化钨的球化技术,通过控制球化温度、冷凝速度、物料分散方式、给料量等因素,制备出性能优良的球形铸造碳化钨粉末,精确地把碳量控制在WC和W2C共晶范围内,从而得到颗粒成规则球形、显微结构为细等轴树枝状晶粒、显微硬度达HV0.13 000kg/cm2、流动性为5￣10s/50g的球形铸造碳化钨粉末。

深海石油钻采工具表面硬化材料研制

本文采用感应等离子体工艺研制了球形碳化钨粉,与球化后的镍合金粉混合后制成镍基球形碳化钨粉。通过等离子体转移弧堆焊制备超硬耐磨耐蚀涂层,该涂层具有防锈、耐酸、抗磨损、耐热的优异性能。由于涂层中碳化钨含量高,能有效提高机械零件的耐磨和耐蚀性,延长使用寿命,在深海石油钻采等领域具有广阔的应用前景。

不同方法制备的球形铸造碳化钨粉末的性能研究

球形铸造碳化钨粉末是一种新型的超耐磨陶瓷颗粒材料,对比研究了不同方法制备的球形铸造碳化钨粉末的化学成分、显微形貌、微观组织、相结构、显微硬度、流动性以及松装密度等特性。结果表明:相对等离子重熔球化法和感应重熔球化法而言,等离子旋转电极雾化法制备的球形铸造碳化钨的总碳含量与共晶碳含量理论值的偏差最小、游离碳和杂质含量最低;粉末颗粒内部更致密、共晶组织更细密、显微硬度最高。感应重熔球化方法制得的粉末流动性最好、松装密度最大。

17-4PH不锈钢基体激光熔覆制备球形WC/Ni基复合涂层

为了制备高性能耐磨带,提高工件的使用寿命,利用激光宽带熔覆技术在17-4PH不锈钢表面沉积镍基合金做为过渡层,然后熔覆球形WC/Ni基复合涂层。对激光熔覆层分别采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)等检测分析手段进行形貌观察、成分分析、物相表征等,并使用MMG-10型摩擦磨损试验机进行涂层耐磨性能测试。研究结果表明,采用激光熔覆技术可制备高质量WC/Ni基复合涂层,碳化钨质量分数达到65%,涂层冶金质量、裂纹尺寸、稀释率等满足技术要求。复合涂层的耐磨性为镍基合金的15倍,但其平均摩擦系数(0.926)高于镍基合金(0.762)。

碳化钨粉末对聚晶金刚石复合片钻头胎体组织与力学性能的影响

以铸造碳化钨粉末混合镍粉作为骨架粉末,采用无压浸渍工艺制备了聚晶金刚石复合片(PDC)钻头胎体材料。研究了碳化钨的粉末粒形、粒度及质量分数对PDC钻头胎体的微观组织和力学性能的影响。结果表明,碳化钨的粉末粒形、粒度及质量分数是影响胎体微观组织和力学性能的重要因素。与破碎碳化钨相比,粉末粒度适中的球形碳化钨作为骨架制备的胎体组织更均匀、更致密,胎体的力学性能明显提高。采用150～180μm的球形碳化钨混合13wt%的镍粉作为骨架粉末制备的胎体力学性能优于石油天然气行业标准SY/T 5217—2000,其硬度、冲击韧性和抗弯强度分别为HRC 34、6.7J/cm^2和820MPa。