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.

三种热喷涂工艺制备NiCr/Cr_3C_2-BaF_2·CaF_2涂层的结构与性能

采用大气等离子喷涂、爆炸喷涂和超音速火焰喷涂三种热喷涂技术制备了NiCr/Cr3C2-BaF2.CaF2涂层,分析比较了涂层的显微组织、物相组成、孔隙率、硬度、结合强度及其摩擦学性能。结果表明,与大气等离子喷涂相比,超音速火焰喷涂和爆炸喷涂技术制备的涂层具有更高的致密度、硬度和结合强度。采用包覆法制备的粉末进行喷涂,碳化物失碳明显减少,涂层中氧化物含量低。三种NiCr/Cr3C2-BaF2.CaF2热喷涂涂层的摩擦系数都随着温度的升高而减小,爆炸喷涂和超音速火焰喷涂涂层的摩擦系数比等离子喷涂涂层的摩擦系数更低,耐磨性得到提高。高温下BaF2.CaF2润滑膜的形成均可有效降低三种涂层的摩擦系数,从而降低涂层和对磨球Si3N4的磨损率。

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.

固体润滑剂WS_2含量对钛合金表面激光熔覆NiCr/Cr_3C_2-WS_2层组构及性能的影响

为拓宽钛合金表面耐磨自润滑复合涂层的研究领域,采用10kWCO2激光器,在Ti-6Al-4V钛合金表面熔覆制备了4种不同WS2含量(0,10%,20%,30%)的NiCr/Cr3C2-WS2层。利用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等分析了涂层组织、相组成以及磨损形貌,利用MH-5半自动显微硬度计和HT-1000型球-盘式高温摩擦磨损试验机测试了涂层的硬度和摩擦磨损性能,对比研究了4种NiCr/Cr3C2-WS2熔覆层的微观组织和在室温、载荷为6N条件下的摩擦学性能。结果表明:未添加WS2熔覆层的组织主要是由γ-NiCrAlTi,TiC和α-Ti相组成,添加WS2熔覆层的组织主要是由γ-NiCrAlTi,TiC,TiWC2,α-Ti,Ti2CS和CrS相组成;未添加WS2的熔覆层的平均显微硬度最高,达到1149HV2N,是钛合金基体显微硬度的3.2倍。添加WS2固体自润滑剂改善了熔覆层摩擦学性能,其中添加30%WS2的熔覆层摩擦学性能最佳。

大气等离子喷涂NiCr/Cr3C2复合涂层的性能

采用化工冶金包覆、固相合金化和喷雾造粒技术制备了NiCr/Cr3C2复合粉体,并采用大气等离子喷涂技术制备了NiCr/Cr3C2复合涂层,采用SEM、显微硬度计、万能试验机和马弗炉对粉体和涂层的显微结构、涂层的显微硬度、结合强度和氧化性能进行了分析。结果显示:NiCr/Cr3C2涂层呈典型的层状结构,各层间结合良好,结合强度为(27.4±5)MPa,涂层显微硬度约850HV0.2,为结合层显微硬度的2.7倍,涂层为典型的脆性断裂,断裂的位置发生在涂层的层与层之间。NiCr/Cr3C2涂层850℃氧化动力学曲线基本符合抛物线氧化规律。在氧化过程中涂层表面生产了氧化膜,且氧化膜会发生脱落,同时涂层内部出现了偏析现象,析出了金属Cr。

大气等离子喷涂NiCr/Cr3C2涂层的显微结构及摩擦性能

采用大气等离子喷涂技术在45钢表面制备了NiCr/Cr3C2涂层,利用SEM、XRD和摩擦磨损试验机对涂层的显微结构、物相组成以及摩擦磨损性能进行了分析。结果表明,该涂层结构致密,涂层的主晶相为NiCr合金相和Cr3C2相,还有少量的NiO和Cr2O3相。涂层的摩擦因数随着温度的升高先增大后减小,400℃时,摩擦因数最大,约为0.8左右,800℃时,摩擦因数最小,约为0.39左右。涂层的磨损率随着温度的升高先增大后稍有降低。低温下,涂层的主要磨损机制是脆性断裂;高温下,主要磨损机制为塑性变形以及氧化。

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。

H13钢表面激光熔覆NiCr/Cr3C2涂层组织及其摩擦学性能

为了提高H13钢表面耐磨性能,采用激光熔覆技术在H13钢表面制备NiCr/Cr3C2复合涂层。首先通过扫描电子显微镜和显微硬度计对涂层显微组织与硬度进行测试分析;随后对涂层与H13钢基体进行室温干滑动摩擦磨损试验,并根据涂层的磨损形貌、磨损失重、摩擦系数曲线展开分析,探究涂层的耐磨性能及其磨损机制。研究结果表明:涂层微观组织主要由枝晶、柱状晶及胞状柱状晶组成,涂层整体的显微硬度大于基体,其平均显微硬度是基体的2.5倍;在相同磨损工况下,涂层的耐磨性明显优于基体,其中涂层和基材的平均摩擦系数分别为0.488 3和0.678 7,基材的平均磨损量为涂层的3.6倍。H13钢基体的磨损机制为混合粘着与磨粒磨损,而涂层为轻微磨粒磨损与疲劳磨损,表明在H13钢表面激光熔覆NiCr/Cr3C2合金粉末涂层可以显著提高其耐磨性能。

45CT和NiCr/Cr_3C_2涂层在模拟烟气中的热腐蚀行为

目的采用超音速火焰喷涂技术在P12钢表面制备45CT和NiCr/Cr_3C_2涂层,研究两种涂层样品的热腐蚀行为和机理。方法将样品表面涂覆75%Na_2SO_4+25%NaCl(质量配比)混合盐膜后,置于650℃含0.15%SO_2(体积分数)的模拟烟气中进行腐蚀,间隔一定时间取出样品进行质量称取,获得腐蚀动力学曲线。采用XRD、SEM/EDS对喷涂层和热腐蚀产物的成分、形貌、物相进行分析。结果采用超音速火焰喷涂制备的涂层结构致密、孔隙率低。腐蚀过程中样品整体表现为增重,但增重过程中有失重,NiCr/Cr_3C_2后期失重比45CT严重。45CT和NiCr/Cr_3C_2涂层均生成了耐蚀性良好的致密Cr_2O_3,而NiCr/Cr_3C_2涂层样品在涂层/基体界面还生成了氧化物和硫化物层,易导致涂层与基体界面弱结合。结论在650℃含0.15%SO_2的模拟烟气条件下,45CT涂层样品表现出了比NiCr/Cr_3C_2更好的抗热腐蚀性能。

P91钢亚音速喷涂NiCr／Cr3C2涂层的热腐蚀行为研究

采用亚音速火焰喷涂方法在P91钢上制备了NiCr/Cr3C2涂层,研究了样品在600,650和700℃的80%Na2SO4+10%K2SO4+10%KCl(质量分数,后同)混合熔融盐中的热腐蚀行为,利用XRD和SEM分析了表面成分和结构。结果表明:喷涂NiCr/Cr3C2涂层样品在热腐蚀过程中,腐蚀产物从样品表面剥落而在动力学上表现为失重,在700℃样品失重加速。经热腐蚀后,涂层表面的腐蚀产物主要由Ni3S2和Cr2O3组成。由于基体/涂层结合处生成硫化物,造成基体/涂层的弱结合,导致涂层脱落。

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。

等离子喷涂与超音速火焰喷涂NiCr-Cr3C2涂层组织与摩擦磨损性能研究

目的研究等离子喷涂与超音速火焰喷涂NiCr-Cr3C2涂层的组织、力学性能和摩擦磨损性能。方法采用等离子喷涂与超音速火焰喷涂工艺制备NiCr-Cr3C2涂层,并采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、万能试验机、显微硬度计和高速往复摩擦磨损试验机,系统地分析了两种工艺所得涂层的物相、组织、结合强度、硬度及摩擦磨损性能。结果两种工艺制备的NiCr-Cr3C2涂层与基体界面结合效果良好。等离子喷涂NiCr-Cr3C2涂层为层片状组织,层间可见微裂纹,孔隙率较高;超音速火焰喷涂NiCr-Cr3C2涂层组织均匀,无明显微裂纹,可见少量微小孔隙。物相分析表明,等离子喷涂涂层由NiCr、Cr3C2和Cr7C3相组成,而超音速火焰喷涂涂层由NiCr和Cr3C2相组成。超音速火焰喷涂NiCr-Cr3C2涂层的耐磨性优于等离子喷涂涂层,等离子喷涂涂层和超音速火焰喷涂涂层的稳态摩擦系数分别为0.4和0.6。随载荷升高,两种工艺制备的NiCr-Cr3C2涂层摩擦系数均显著下降。磨损后,等离子喷涂NiCr-Cr3C2涂层表面具有明显的凹痕和剥落,而超音速火焰喷涂NiCr-Cr3C2涂层磨痕表面较光滑,未见明显剥落。两种工艺制备的涂层磨损机制均为磨粒磨损和疲劳磨损。结论超音速火焰喷涂NiCr-Cr3C2涂层较等离子喷涂涂层组织更为致密,具有更为优良的综合力学性能和耐磨性,等离子喷涂制备的NiCr-Cr3C2涂层的减摩性较好。

喷涂功率对NiCr-Cr_3C_2涂层表面自由能及其摩擦性能的影响

利用超音速等离子喷涂技术制备了不同喷涂功率条件下的NiCr-Cr_3C_2涂层,结合表面自由能理论研究了其表面摩擦学性能。利用Owens-Wendt几何平均法计算了涂层的表面自由能及其分量。对比发现,涂层孔隙率、显微硬度和摩擦因数均随着喷涂功率的变化而变化,且其变化趋势与极性分量均表现出一定的相似性。分析表明,受喷涂功率的影响,喷涂粒子的温度和速度对涂层表面分子间作用力产生影响,从而间接改变了涂层表面的自由能,并且自由能及其分量的改变,会直接影响NiCr-Cr_3C_2涂层表面的摩擦学特性。

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。

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.

活塞环用Mo-(NiCr-Cr_3C_2)复合涂层的优化研究

采用机械混合方法配制喷涂用粉末Mo-(NiCr-Cr3C2),并利用大气等离子喷涂方法制备活塞环耐磨涂层,对涂层进行力学性能以及摩擦学性能测试。结果表明,Mo的添加有助于减小涂层的孔隙率,涂层显微硬度随Mo含量的增加而降低,添加20%(质量分数)Mo的复合涂层具有较好的摩擦磨损性能。复合涂层的磨损主要表现为黏着磨损和磨粒磨损,NiCr-Cr3C2含量高的涂层存在较多的剥落现象。涂层的耐磨性与涂层的硬度模量比(H/E)有较好的对应关系。

汽轮机超音速火焰喷涂NiCr-Cr_3C_2涂层

目的通过热喷涂涂层,解决350 MW超临界机组再热第一级静叶栅的高温冲蚀问题。方法采用超音速火焰喷涂制备了NiCr-Cr3C2涂层,测试了涂层的显微组织、孔隙率、显微硬度、结合强度及高温冲蚀性能,并对涂层在冲蚀条件下的失效机理进行分析。结果实验室条件下,NiCr-Cr3C2涂层孔隙率为0.98%,显微硬度达到1061.2HV0.3,结合强度约为80 MPa。装机试车时,0.22 mm厚的NiCr-Cr3C2涂层可使再热第一级静叶的寿命延长3倍左右。结论采用NiCr-Cr3C2涂层可显著延长静叶寿命,小角度粒子犁削冲蚀是涂层加速失效的主要原因。

Cr_3C_2-NiCr涂层等离子喷涂工艺参数的优化

采用正交试验方法研究了等离子喷涂工艺参数对Cr3C2-NiCr涂层显微硬度的影响,并应用极差分析方法对试验结果进行了分析。结果表明,影响涂层性能的因素从主到次依次为喷涂距离、电流、送粉气流量和电压。Cr3C2-NiCr涂层最佳的等离子喷涂工艺参数是电流500A,电压65V,喷涂距离100mm,送粉气流量7L/min。采用优化后的等离子喷涂工艺制备的涂层,粒子熔化充分,涂层均匀致密,孔隙率低,界面结合良好,是高质量的热喷涂涂层。

等离子喷涂NiCr/Cr_3C_2-hBN复合涂层的制备及摩擦性能研究

目的加入h BN作为固体润滑剂,提高Ni Cr/Cr3C2复合涂层的摩擦性能。方法采用化工冶金包覆、喷雾造粒和固相合金化技术制备Ni Cr/Cr3C2-10%h BN复合粉体,再采用等离子喷涂技术制备复合涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和高温摩擦磨损试验等手段研究粉体和涂层的显微结构、物相组成以及室温至800℃的摩擦磨损性能,探讨Ni Cr/Cr3C2-10%h BN复合涂层在室温和400,800℃下的磨损机理。结果等离子喷涂Ni Cr/Cr3C2-10%h BN复合涂层呈典型的层状结构,涂层结合强度可达24 MPa,孔隙率为(8.47±0.5)%。涂层的摩擦系数和磨损率均随着温度的升高而先升高,后逐渐降低,400℃时最高,分别约为0.59和9.2×10-4mm3/(N·m),800℃时分别降至0.45和4.1×10-4mm3/(N·m)。高温下,h BN润滑膜和金属氧化物的形成是摩擦系数和磨损率降低的主要原因。室温下涂层的主要磨损机制是脆性断裂;400℃时,涂层的主要磨损机制是脆性断裂、塑形变形和轻微粘着磨损;800℃时,涂层的主要磨损机制是塑性变形、氧化、粘着磨损和涂层转移至对偶件。结论等离子喷涂Ni Cr/Cr3C2-10%h BN复合涂层在室温和高温下的润滑性能较好。

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.