超音速火焰喷涂Ni60-40WC涂层高频感应重熔处理及其水润滑摩擦磨损性能

为进一步提高重熔涂层的性能,采用超音速火焰喷涂与高频感应重熔复合工艺在17-4PH马氏体沉淀硬化不锈钢上制备了孔隙率低且含WC硬质相的Ni60-40WC涂层,利用金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、电子探针和维氏显微硬度计表征了涂层显微组织及特性,采用摩擦磨损试验测试了涂层的水润滑磨损性能。结果表明:感应重熔促使涂层组织均匀化,涂层与基体界面元素互扩散形成了连续的界面冶金结合;随着感应电流增大,重熔程度增强,界面扩散区增厚,从860 A的厚约5μm增加至920 A的10μm左右;界面区不锈钢基体侧产生了30～50μm厚的热影响区,由马氏体转变为铁素体;感应重熔对涂层显微硬度改善不明显,可主要归结为Cr_7C_3和Cr_(23)C_6等硬质相弥散析出作用,但重熔涂层比磨损率显著降低,仅约为喷涂态涂层的1/3;喷涂态涂层磨痕呈现出典型WC颗粒脱落及破碎导致的犁沟形貌特征的磨粒磨损,感应重熔涂层磨痕光滑平整,为轻度磨粒磨损,摩擦系数降低了1个数量级;涂层扁平粒子之间、硬质相与Ni60合金组织之间的元素扩散,有效增强了涂层内聚力,抑制了摩擦接触中WC颗粒的脱落,改变了摩擦磨损机制。

WC涂层对40Cr密封体材料抗磨损性能的影响

密封体材料在服役工况下易因磨损、腐蚀损伤而导致密封失效。采用在密封体表面制备耐磨涂层的方法可有效提高密封体的耐磨性能。本研究选用40Cr钢为密封体基体材料,WC陶瓷和Ni60+WC陶瓷为涂层材料,采用等离子喷涂的方法制备涂层材料,测试了涂层厚度、硬度,分析了涂层与基体材料的界面结合特性,对基体材料和涂层材料进行了两体磨损试验,分析了试验材料的磨损机理。研究结果表明:WC涂层和Ni60+WC涂层表面硬度高,涂层厚度均超过1 000μm,且与基体间结合良好;与基体40Cr相比较,两种涂层在销盘磨损试验中因高硬度WC陶瓷的存在表现出良好的耐磨性,WC涂层磨损抗力是40Cr基体的1.9倍,Ni60+WC涂层磨损抗力是40Cr基体的2.5倍,且Ni60+WC涂层因含金属Ni致使涂层脆性降低,耐磨性最优。

功率密度对Cr12MoV激光熔覆层组织及耐磨性的影响

以Cr12MoV冷模具钢为研究对象,采用不同的激光功率密度在Cr12MoV表面熔覆WC质量分数为40%的Ni60WC40复合涂层。随后对熔覆后试样的涂层熔覆界面、熔覆表面微观组织和成分的形成进行探讨,并通过摩擦磨损实验研究各熔覆层的耐磨损性能。结果表明:随着激光熔覆功率密度的提高,熔覆层厚度逐渐增大,熔覆区纵向组织从尚未完全熔化的团絮状及棒状晶逐渐向晶粒更为细小的花瓣晶转变;熔覆区横向组织从长短不一的花瓣晶及鱼骨状树枝晶逐渐向晶粒尺寸更为细小的长条形枝晶转变;CrNiC、CrFeNi等铬碳化合物和WN、CoN等金属固溶体的产生增强涂层的细晶强化作用。在激光功率密度为111.30 W/mm^2时,试样表现出相对最优的耐磨性能。