CuCrZr合金表面用亚音速和超音速等离子弧喷涂制备Cr_3C_2-30NiCr涂层的工艺及组织与性能

采用亚音速和超音速等离子弧喷涂方法在CuCrZr合金表面制备Cr3C2-30NiCr涂层,通过正交试验对工艺参数进行优化,结合SEM,EDS和XRD等测试手段,分析了2种喷涂方法对涂层的组织结构、物相变化和结合性能的影响,探讨涂层的结合方式。结果表明,在本试验给定的工艺参数范围内,2种方法所制备的涂层与基体间的结合均以"机械锚合"为主,结合强度相当,但超音速等离子弧喷涂方法制备的涂层具有较为致密的显微组织和较高的显微硬度,且其热震性能远优于亚音速等离子弧喷涂涂层,此外,涂层热震失效的形式也不同于亚音速等离子弧喷涂涂层。

超音速等离子喷涂NiCr-Cr_3C_2/Mo复合涂层的高温摩擦磨损性能

采用超音速等离子喷涂制备了NiCr-Cr3C2/Mo复合涂层,借助扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、高温摩擦磨损试验机等手段,研究了涂层的微观组织、显微硬度及涂层在25、300、500、750℃下的摩擦磨损性能。结果表明:制备的NiCr-Cr3C2/Mo复合涂层Mo相分布均匀,组织致密、硬度高;温度对涂层的摩擦因数影响显著,随温度的升高,摩擦因数呈先下降后上升再下降的趋势,750℃时因摩擦界面生成MoO3减摩相使摩擦因数最低;NiCr-Cr3C2/Mo复合涂层在高温下以氧化疲劳剥落为主要失效机制,涂层表面复合氧化膜的形成特点将直接影响涂层的摩擦磨损性能,MoO3的形成是显著提高涂层减摩效果的主要因素。

爆炸喷涂Cr_3C_2-25NiCr涂层的微观结构及性能

为了使Cr_3C_2-NiCr涂层能够应用于水力机械表面,采用爆炸喷涂技术在0Cr13Ni4Mo不锈钢基材表面制备了Cr_3C_2-25NiCr涂层,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、金相分析仪、拉伸试验机、显微硬度计、摩擦磨损试验机、电化学工作站等手段研究分析了该涂层的微观形貌、孔隙率、结合强度、显微硬度、耐磨性能、耐蚀性能等。结果表明:爆炸喷涂Cr_3C_2-25NiCr涂层具有高致密结构,平均孔隙率仅为0. 76%,并且其结合强度高达82 MPa;涂层平均显微硬度为1 026 HV2 N,远高于基体;且在相同试验条件下,涂层的磨损量仅为基体的1/72;同时涂层还具有远高于基体的耐腐蚀性能。

高温对爆炸喷涂Cr3C2-25NiCr涂层的氧化行为及性能的影响

采用爆炸喷涂技术在38CrMoAl钢表面制备了Cr3C2-25NiCr涂层,并在700、800及900℃下分别对其进行了热震试验,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、摩擦磨损试验机、电化学工作站等手段研究了涂层的高温氧化行为及耐腐蚀性能。结果表明:经过热震试验后,涂层中Cr3C2相逐渐被氧化脱碳成Cr7C3相,NiCr固溶相消失,转化为Cr3Ni2相以及NiCr2O4相,并出现了Cr5O12相,并且涂层因为高温氧化而出现了凹坑、微裂纹等。涂层中因氧化而产生的硬脆颗粒以及微裂纹会导致涂层的耐磨性能明显下降,破碎剥落的颗粒会成为新的磨料加剧磨损,并且涂层中能起到钝化耐腐蚀作用的Cr-O相消失,脆性破裂剥落的孔洞及微裂纹不断增加,会导致涂层的耐腐蚀性能随着热震温度的升高而逐渐降低。在700℃时,Cr3C2-25NiCr涂层具有良好的抗热震性能,随着热震温度进一步提高涂层的氧化行为加剧,抗热震及耐磨性能等明显降低。

NiCr／Cr3C2-BaF2·CaF2高温自润滑耐磨涂层的制备与摩擦磨损特性

采用加压氢气还原和固相合金化技术,以BaF2.CaF2共晶、Cr3C2颗粒为核心,制备了NiCr合金包覆的NiCr/Cr3C2-BaF2.CaF2复合粉末,采用大气等离子喷涂技术制备相应涂层.采用扫描电子显微镜、X射线衍射和SRV摩擦磨损试验机等分析测试技术,研究了涂层组成、结构以及从室温到500℃涂层的摩擦磨损性能.研究结果表明:研制的NiCr/Cr3C2-BaF2.CaF2复合涂层是一种性能优良的高温自润滑耐磨涂层,表面包覆的致密NiCr层抑制了喷涂过程中颗粒的氧化、脱碳和烧蚀,涂层的显微硬度和结合强度较高;涂层在室温下的摩擦系数为0.74±0.02,随温度升高摩擦系数逐渐降低,500℃时降低为0.38±0.03,涂层和对偶球Si3N4的磨损率与室温相比显著下降.摩擦机理研究发现,高温下BaF2.CaF2共晶软化,导致涂层剪切强度比室温时明显变低,在摩擦表面形成了连续的BaF2.CaF2润滑膜.

超音速火焰喷涂Cr_3C_2-NiCr涂层腐蚀冲蚀磨损特性

在腐蚀冲蚀磨损试验机上,用5%H2SO4和质量分数15%棕刚玉组成的腐蚀-冲蚀磨损介质,对不同燃气流量下HVOF喷涂Cr3C2-25%NiCr涂层腐蚀冲蚀磨损性能进行了试验研究,测定了涂层单位面积失重量随腐蚀冲蚀磨损时间和冲蚀角度的变化,用扫描电镜观察了涂层断面组织形貌,分析了涂层腐蚀冲蚀磨损机制.研究表明,涂层的腐蚀冲蚀磨损累积失重量随时间基本呈线性增加,适中燃气流量所沉积涂层的腐蚀冲蚀磨损率较低,且远低于低碳钢.涂层的腐蚀冲蚀磨损主要表现为早期腐蚀介质对粘结相的优先冲蚀腐蚀和随后碳化物颗粒剥落以及涂层沿层间的裂纹扩展、相互贯通和扁平粒子脱落.

hBN含量对NiCr/Cr_3C_2-hBN复合涂层抗热震性能和氧化性能的影响

为了提高NiCr/Cr3C2复合涂层的摩擦性能,在涂层中加入了hBN作为固体润滑剂,研究了hBN含量对涂层抗热震性能和氧化性能的影响。采用大气等离子喷涂技术制备了hBN含量分别为0%、2.5%、5%、10%和20%的NiCr/Cr3C2-hBN复合涂层,并研究了复合涂层在700、800和850℃的抗热震性能和在850℃的恒温氧化性能。结果表明:NiCr/Cr3C2-hBN复合涂层呈层状结构,各层之间结合良好;所有涂层在700、800和850℃水淬10次均未出现明显的裂纹和脱落现象,涂层抗热震性能均良好。涂层的氧化增重随着hBN含量的增加逐渐增大,96h后NiCr/Cr3C2-20%hBN涂层氧化非常严重。在850℃时,所有涂层的氧化动力学曲线均遵循抛物线规律。

超音速火焰喷涂Cr_3C_2-25NiCr涂层的制备工艺及组织研究

利用超音速火焰喷涂技术在结晶器铜板表面喷涂Cr3C2-25NiCr涂层,采用正交试验设计研究了不同工艺参数对涂层孔隙率的影响,并对涂层的表面、截面形貌和粉末及涂层的相组成等进行分析。研究结果发现,在喷涂过程中,Cr3C2-25NiCr涂层发生了不同程度的分解和氧化,而且喷涂距离对孔隙率的影响最大。本试验获得的最佳工艺参数为氧气流量900L/min,煤油流量6.0g/h,喷涂距离375mm,涂层厚度0.4mm,经过工艺优化后制备的Cr3C2-25NiCr涂层组织均匀致密,与基材结合良好,孔隙率较低。

Cr_3C_2-NiCr涂层磨料磨损行为

采用橡胶轮磨损实验机 ,对三种类型粉末制备的 HVOF Cr3 C2 - 2 5 % Ni Cr涂层进行了磨料磨损实验 ,研究了涂层的磨损特性和喷涂工艺条件、粉末制备工艺对涂层磨损速率的影响。在运用扫描电镜对涂层结构和磨损表面观察分析的基础上 ,结合涂层结构和橡胶轮磨料磨损的特征 ,探讨了该涂层的磨料磨损失效行为。

超音速喷涂Cr_3C_2-25%NiCr涂层在砂粒-水环境下的磨损行为研究

在模拟的砂砾-水环境下，利用滑动磨损试验研究超音速火焰喷涂（HVOF）制备的Cr3C2-25％NiCr涂层与Al2O3对磨件的摩擦磨损性能。采用扫描电镜、表面轮廓仪对涂层的磨损机理进行了分析。结果表明，随着载荷加大，磨损量呈现先略有减少后迅速增加的趋势。在高载荷下涂层磨损变得严重，主要归因于其磨损机制发生了改变，随着载荷增加，其磨损机制由微切削作用转变为裂纹扩展和剥落。同时发现不同粒径砂粒对涂层的磨损行为具有重要影响，其中280目（粒径为～140μm）砂粒与摩擦副形成协同效应，粒径减少为原始尺寸的1／3。

Cr_3C_2-25%NiCr涂层抗滚动接触疲劳磨损性能的研究

研究了Ar／He和Ar／H2作为等离子气体的大气等离子喷涂（APS－Ar／He，APS－Ar／H2）和连续爆炸喷涂（CDS）三种热喷涂工艺的Cr3C2－25％NiCr涂层抗滚动接触疲劳磨损性能。试验证明，CDS涂层综合性能最好，三种涂层具有不同的失效机理。

超音速喷涂Cr_3C_2-25NiCr复合涂层的组织及电化学特性研究

采用超音速火焰喷涂(HVOF)设备在Q235钢表面制备了Cr3C2-25NiCr金属陶瓷涂层,对涂层的显微形貌、组织成分和机械性能进行了研究,结果表明:HVOF制备出的金属陶瓷涂层主要由NiCr、Cr3C2和Cr7C3相组成,涂层致密、硬度高,与基材的结合强度好。实验还测试了涂层和基材在0.5%H2SO4溶液中的腐蚀、电化学行为,阳极极化曲线测试结果显示出涂层在0.5%H2SO4溶液中具有很好的耐蚀性,通过SEM及所配能谱对基材和涂层腐蚀产物形貌和成分进行分析,发现涂层腐蚀主要发生粘结相NiCr合金处,而Ni、Cr氧化物阻止了腐蚀进一步发生,96h浸泡实验也证实了致密的金属陶瓷涂层对基材有很好的抗腐蚀保护作用。

超音速火焰喷涂Cr_3C_2-25NiCr涂层高温摩擦磨损性能

在两种喷涂参数下,采用超音速火焰喷涂(HVOF)制备了两种Cr3C2-25%NiCr涂层,用金相显微镜和扫描电子显微镜(SEM)表征粉末和涂层的显微组织,用图像处理软件分析涂层孔隙率,并进行涂层维氏显微硬度测试,对涂层进行高温摩擦磨损试验,分析对比了两种涂层的耐磨性,并探讨了磨损机理。结果表明:两种Cr3C2-25%NiCr涂层的孔隙率和硬度,CrC-1为0.90%和848.1 HV1,CrC-2为0.42%和884.6 HV1,涂层的高温磨损主要为粘着磨损伴有颗粒切削和剥落带来的磨粒磨损,其中CrC-2具有较好的耐磨性。

AC-HVAF制备Cr_3C_2-25CoNiCrAlY和Cr_3C_2-25NiCr涂层的高温氧化及摩擦磨损行为

为提高热作模具的高温氧化和高温耐磨性能,采用活性燃烧高速燃气喷涂(AC-HVAF)技术于H13钢基体上分别制备了Cr_3C_2-25CoNiCrAlY和Cr_3C_2-25Ni Cr涂层,并对比研究两种涂层的高温氧化和摩擦磨损行为,利用SEM、EDS和XRD分析其组织形貌与结构。结果表明:在800℃循环氧化100 h后,Cr_3C_2-25CoNiCrAlY涂层比Cr_3C_2-25Ni Cr涂层表面生成的氧化保护膜更致密,并生成大量高温稳定性好的尖晶石相,前者的氧化增重(0.80 mg/cm2)略小于后者(0.87 mg/cm2),说明Cr_3C_2-25CoNiCrAlY涂层的抗高温氧化能力略优;在700℃下,Cr_3C_2-25CoNiCrAlY涂层也具有更低的摩擦因数和磨损率,这归因于γ-matrix相(Co-Ni-Cr固溶体)具有很好的高温强度和热疲劳性能,对碳化物硬质相起到更强的联结支撑作用,提高了涂层的抗剥落能力。

不同基体超音速火焰喷涂Cr3C2-20NiCr涂层的性能

采用超音速火焰(HVOF)喷涂技术在不同基体(38CrMoAl和316L)上制备了Cr3C2-20NiCr涂层。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪、拉曼(Raman)光谱仪分别对涂层的微观结构和物相进行分析,并利用万能力学试验机、冲击试验机、马弗炉、高温摩擦试验机和高温维氏显微硬度计分别测试涂层的拉伸结合强度、抗机械冲击性能、抗热冲击性能、耐磨损性能及高温显微硬度。结果表明:采用HVOF喷涂技术在38CrMoAl、316L基体上制备的Cr 3C 2-20NiCr涂层均表现出良好的拉伸断裂强度(均超过70 MPa),拉伸断裂机理主要表现为脆性断裂,局部表现为韧性断裂;机械冲击失效形式主要为层间开裂和涂层内部硬质颗粒剥离两种方式;316L基体硬度较38CrMoAl高,粉末颗粒冲击较硬基体使其变形充分,从而使316L基体涂层具有相对较低的孔隙率(3.83%),因此,316L基体涂层的抗热冲击、抗氧化和耐磨损性能相比38CrMoAl基体涂层好;两种涂层室温时主要发生磨粒磨损,600℃时涂层硬度降低,主要磨损机理为氧化磨损、剥层磨损并伴随着轻微的磨粒磨损。

喷涂距离对等离子喷涂Cr3C2-25NiCr涂层性能的影响

采用等离子喷涂方法制备Cr_3C_2-25NiCr高温耐磨涂层,采用XRD、SEM和万能试验机等对涂层的显微组织及性能进行了分析。实验结果表明,喷涂距离影响涂层的性能,喷涂距离为100mm时,工作涂层的最大厚度为197.46μm,最大显微硬度达到1470.5HV,且有较高的结合强度和较好的耐磨性能。

掺杂银对超音速火焰喷涂NiCr/Cr3C2-BaF2·CaF2涂层的影响

以机械混合方法制备的NiCr/Cr3C2-BaF2·CaF2-Ag复合粉末为喷涂粉末,采用超音速火焰喷涂技术制备NiCr/Cr3C2-BaF2·CaF2-Ag自润滑复合涂层.利用XRD研究了涂层的相组成和晶体结构,利用SEM对其微观形貌进行了表征.使用显微硬度计和万能试验机分别对涂层的硬度和结合强度进行评估,并采用球-盘式高温摩擦磨损试验机检测涂层在25~800℃范围内的摩擦磨损性能.结果表明:金属Ag的掺杂仅略微降低了涂层的硬度和结合强度,且涂层在25~800℃范围内表现出良好的摩擦磨损性能;Ag的塑性使得涂层在25~350℃温度范围内具有良好润滑性;温度达到500℃及以上时,磨痕表面反应产生的AgCrO2和BaCrO4对涂层的耐磨、减摩发挥着重要作用.

超音速等离子喷涂NiCr-Cr_3C_2工艺的参数优化

采用四因素三水平正交试验,通过在线监测喷涂粒子的温度和速度,对电流、电压、喷涂距离和主气流量四个超音速等离子喷涂的主要参数进行优化设计。结果表明:四个因素对喷涂粒子温度的影响均较大,电压和主气流量对喷涂粒子速度的影响较大;优化的工艺参数为电压150V、电流400A、喷涂距离85cm、氩气流量4.2m3/h,采用该优化工艺,喷涂粒子的平均速度为470m/s,平均温度为2 000℃,涂层结合强度为60MPa,显微硬度为884HV0.3,孔隙率为1.0%,750℃下的体积磨损率为4 793mm3/m。

HVOF制备改性Cr3C2-25NiCr涂层及其耐蚀性能分析

为了进一步促进Cr3C2-NiCr涂层的应用,采用超音速火焰喷涂制备了改性Cr3C2-25NiCr涂层,并通过显微形貌观察、硬度、结合强度检测及耐中性盐雾和抗SO2腐蚀性能测试等手段对其金相组织、孔隙率、硬度、结合强度和耐蚀性能等进行了表征。结果表明:该涂层结构致密,孔隙率低,硬度高,结合强度好,耐蚀性能大幅度提高。

等离子喷涂NiCr/Cr_2C_3、Ni/C及其复合涂层的耐磨性能

为了加强车辆机械零件的表面防护,采用等离子喷涂工艺在304N不锈钢表面分别制备了NiCr/Cr_2C_3涂层、Ni/C涂层以及NiCr/Cr_2C_3和Ni/C复合涂层,观察了涂层组织形貌,测试了涂层硬度和耐磨性,分析了涂层的摩擦磨损机理.结果表明,3种涂层中NiCr/Cr_2C_3和Ni/C复合涂层的耐磨性能最好.金属粘结相NiCr可以起到足够的支撑作用,从而防止涂层剥离与黏着磨损的产生.Ni/C作为固体润滑剂,通过自润滑作用降低了涂层的整体摩擦系数.