活性燃烧高速燃气喷涂WC-CoCr涂层的微观组织及性能

利用活性燃烧高速燃气(AC-HVAF)喷涂技术在0Cr13Ni5Mo不锈钢表面制备了WC-CoCr涂层,并利用XRD、SEM、滑动磨损以及电化学试验分析了涂层的微观组织以及耐磨耐蚀性。结果表明,涂层具有优异的微观结构以及良好的耐磨耐蚀性。XRD分析未发现其他喷涂技术普遍存在的W2C以及W相,AC-HAVF喷涂技术可以有效抑制WC的分解;涂层致密且与基体结合良好,孔隙率仅为0.75%。滑动磨损试验表明,涂层具有很低的磨损率。其主要原因为涂层硬度极高、WC颗粒细小和没有W2C相。电化学试验表明,WC-CoCr涂层的耐蚀性优于基体0Cr13Ni5Mo不锈钢,Cr的加入、W的缺少以及孔隙率低是WC-CoCr涂层耐蚀性优异的重要原因。

HVAF工艺制备WC-CoCr涂层的性能表征

采用HVAF工艺制备了WC-CoCr涂层,研究了涂层的显微结构、显微硬度、相组成及耐磨性,并与国外爆炸喷涂的碳化钨涂层进行了对比.结果表明,HVAF工艺制备的WC-CoCr涂层性能优良,耐磨性优于爆炸喷涂工艺制备的碳化钨涂层,完全可以替代爆炸喷涂涂层作为耐磨涂层使用.

HVAF和HVOF喷涂WC-CoCr涂层的组织性能对比

WC-CoCr涂层的组织结构和抗冲蚀性能主要取决于喷涂工艺。采用活化燃烧-超音速火焰喷涂(HVAF)和传统超音速火焰喷涂(HVOF)2种工艺喷涂WC-CoCr涂层,并对这2种WC-CoCr涂层的组织结构和抗冲蚀性能进行对比。结果表明:HVAF涂层孔隙率为0.2%,而HVOF涂层孔隙率为2.3%,与HVOF相比,HVAF涂层具有较低的孔隙率及表面粗糙度,涂层组织结构更均匀;HVAF过程中,WC颗粒在沉积过程中破碎,WC颗粒细小,HVAF焰流中WC的分解程度弱于在HVOF焰流中的分解程度;HVAF涂层平均硬度达到1 450HV0.3,在15°攻角下,其抗冲蚀阻力比HVOF涂层提高了59.4%,比0Cr13Ni5Mo基体提高了104.1%;90°攻角下,HVAF涂层的抗冲蚀阻力比HVOF涂层提高了16%。

WC颗粒尺寸对WC-CoCr涂层组织与性能的影响

喷涂粉末颗粒尺寸是影响碳化钨涂层性能的关键因素。采用HVOF工艺制备3种不同WC颗粒尺寸的WC-CoCr涂层,利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计和颗粒冲蚀磨损试验机等对涂层的组织结构及性能进行分析,系统研究了WC颗粒尺寸对涂层组织及性能的影响。结果表明:FN-WC涂层中碳化钨分解严重,PN-WC及M-WC涂层中碳化钨颗粒少量分解。FN-WC、PN-WC及M-WC涂层孔隙率分别为2.1%、2.0%和2.3%,硬度分别为1 254、1 241和1 229HV0.3,结合强度分别为68.7、73.5和72.9 MPa。15°攻角下FN-WC、PN-WC及M-WC涂层的抗冲蚀磨损阻力Re分别为9.3×104、15.5×104和10.74×104 g/cm3,90°攻角下的抗冲蚀磨损阻力Re分别为4.68×104、4.70×104和4.26×104 g/cm3。PN-WC涂层组织更均匀,WC相分解轻微,涂层硬度分布更集中,结合强度最高,在15°攻角下表现出最好的耐冲蚀性,综合性能优异。

超音速火焰喷涂WC-CoCr涂层的腐蚀行为

采用超音速火焰(HVOF)喷涂技术在Q235钢上制备了WC-CoCr涂层,借助X射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度计等对涂层的相结构、显微组织和显微硬度进行了分析。以镀铬涂层作为对比材料,用Parstat 2273型电化学综合测试系统测定涂层在不同环境下的耐腐蚀性。结果表明:涂层厚度约为180μm,含有极少的空隙,涂层的平均硬度约1 300HV;在质量分数为3.5%的NaCl溶液和1mol/L的HCl溶液中,WC-CoCr涂层的耐腐蚀性明显优于镀铬涂层的耐腐蚀性;而在1mol/L的NaOH溶液中,WC-CoCr涂层的耐腐蚀性比镀铬涂层的要差,这是因为镀铬涂层发生了剧烈的钝化作用。

A-100钢表面WC-CoCr涂层和电镀硬铬的性能表征

在A-100钢基体上,利用超音速火焰喷涂(HVOF)工艺制备了WC-CoCr涂层,研究了该涂层的显微结构,测试了涂层的耐磨性和耐蚀性,并与电镀硬铬试样进行了对比。结果表明,WC-CoCr涂层的耐磨性和耐蚀性显著优于电镀硬铬,可以满足飞机起落架耐磨涂层的使用要求。

在高强铝合金基体上采用超音速火焰喷涂WC-CoCr涂层性能的研究

采用超音速火焰喷涂（High-Velocity-Air-Fuel，HVAF）技术在7075高强铝合金上制备了WCIOC04Cr涂层，用XRD和SEM分别对涂层的相组成和显微结构进行了分析，阐述了涂层的结合机理，并研究了拉伸对偶件的弹性模量对测试涂层结合强度的影响．结果表明，采用HVAF技术，可在高强铝合金基体上获得致密、结合强度较高的WCoCoCr涂层．

Inconel617合金表面电子束熔覆WC-CoCr显微组织和耐磨性研究

Inconel617合金材料在实际应用中以耐腐蚀性、高温抗氧化性能和耐磨性为主。但是,其本身耐磨性比较低。为了提高Inconel617合金表面耐磨性,采用高速火焰喷涂与电子束表面改性技术在Inconel617合金表面制备了WC–Co Cr陶瓷涂层。分析了合金层的微观组织结构和元素分布情况,测试了合金层的硬度与耐磨性。结果表明,在电子束熔覆处理过程中,涂层重熔与基体形成冶金结合,使其耐磨性能大大提高。熔覆层硬度相比Inconel617合金硬度高出620HV0.3。

三种热喷涂WC-CoCr涂层的组织及腐蚀行为

采用超音速火焰喷涂（HVO/AF）方法在45#钢表面制备了三种WC-CoCr涂层。利用X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）对涂层组织结构进行了表征。测定了涂层截面的维氏硬度,并在3.5%NaC l溶液中进行了涂层的动电位极化曲线测试。结果表明：两种AC-HVAF喷涂层都含有较多的硬质相颗粒,并且其硬度值远高于另外一种HVOF喷涂层,约高60%~70%。组织较致密且涂层较厚的AC-HVAF喷涂层具有最高的腐蚀电位和最低的腐蚀电流密度。文中对三种涂层的腐蚀机理进行了分析讨论。

超音速火焰喷涂工艺对WC-CoCr涂层的力学性能影响研究

采用超音速火焰喷涂(HVOF)在调质45钢表面制备WC-CoCr涂层,调节不同喷涂工艺制备3种涂层。运用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)手段及LeiCa DMIMR图像分析系统对所制备涂层的组织形貌和成份进行表征与分析;并利用显微硬度仪对涂层的力学性能进行表征。结果表明:WC-CoCr涂层的孔隙率随着喷涂距离的增加而减小,进一步增加时涂层的孔隙率反而增大,涂层的显微硬度也随着喷涂距离的增加而减小,喷涂距离为370时其显微硬度达到最优,显微硬度值为1477.61HV0.3。通过以上工艺对比分析可知喷涂距离对涂层的性能影响较大。

WC晶体结构特征对HVOF喷涂纳米结构WC-CoCr涂层组织及性能的影响

为提高纳米结构WC-CoCr涂层的综合力学性能,采用超音速火焰喷涂(HVOF)工艺制备纳米结构和超细结构WC-CoCr涂层。探讨了不同晶体特征的WC粉末对颗粒飞行和沉积变形过程的脱碳行为、涂层微观组织及力学性能的影响。结果表明:含有高密度位错的超细WC粉末在喷涂过程中发生了严重的氧化脱碳,形成了大量的W2C相,涂层孔隙率较大,断裂韧性显著降低。而含有显著孪晶的纳米WC颗粒具有抑制WC脱碳和增强涂层断裂韧性的作用,纳米结构涂层呈现低脱碳率、高致密性、高硬度和高断裂韧性的优良综合性能。

超音速火焰喷涂WC-CoCr涂层复合微动磨损性能研究

采用超音速火焰喷涂技术在35钢基体表面制备了WC-CoCr涂层,利用高精度SLP-20微机控制电液伺服微动试验机研究涂层在复合微动磨损条件下的摩擦学特性,通过扫描电镜观察涂层的微动磨损形貌,探讨其复合微动磨损机理.结果表明:涂层在振幅为40μm时,F-D图由准梯形型转变为闭合的椭圆形型,微动从滑移区过渡到微滑区,振幅增大,处于滑移区的时间也随之延长;WC-CoCr涂层复合微动磨痕呈现典型的中间黏着、边缘磨损的环状磨损形貌,具有非对称性,磨损初期的滑移区以黏着磨损为主,稳定阶段微滑区的磨损机理为疲劳磨损.

润滑条件下WC-CoCr涂层的磨损行为

研究了在润滑条件下,WC-CoCr涂层与SiC摩擦副对磨时的摩擦和磨损性能,分析了加载载荷和润滑条件(干摩擦、润滑脂、金刚石研磨膏)对WC-CoCr涂层摩擦系数和磨损量的影响规律,对涂层的磨损机理进行了探讨。实验结果表明:脂润滑时,WC-CoCr涂层与SiC摩擦副对磨时的摩擦系数和磨损率降为最小,其中摩擦系数基本在0.1左右波动;金刚石研磨膏润滑时,磨损率高达1.521 24×10-6 g/m,为干摩擦条件下的2.68倍,抗磨减摩效果不理想;干摩擦时,涂层表面存在硬挤压痕,主要磨损机制为微切削并伴随着塑性变形,而在金刚石研磨膏润滑条件下,三体磨粒磨损起主导作用。

WC-CoCr涂层热震及高温抗氧化性能

采用超音速火焰喷涂技术在45钢表面制备了WC-CoCr涂层,在空气环境中对涂层进行高温氧化试验和热震试验,借助SEM、XRD和电子天平分别分析了涂层表面的微观形貌、氧化前后产物相组成及涂层增重。结果表明:HVOF制备的WC-CoCr金属涂层的组织致密、孔隙率低。该涂层经600℃静态空气氧化后,在涂层表面生成了CoWO_4、WO_3、Cr_2O_3等氧化产物,这些氧化物可阻止氧化的进一步发展,提高了涂层的抗氧化能力,涂层没有发生剥落。WC-CoCr涂层具有优异的抗氧化和热震性能。

超音速火焰喷涂喷枪行进速度对WC-CoCr涂层的制备及其耐磨性能的影响

采用超音速火焰喷涂在不同喷枪行进速度下制备了WC-CoCr涂层,观察其组织与结构,并检测其硬度、密度、耐磨性等力学性能。结果表明:涂层硬度及耐磨性随着喷枪行进速度的提高起初先上升,这是由于单位时间内对涂层的热输入降低,降低了涂层内粒子的膨胀程度,从而提高了涂层的致密度、硬度及耐磨性。随着喷枪行进速度的继续上升涂层致密度降低,这是由于喷枪行进速度过快之后粒子撞击基体的角度发生了改变,一部分粒子发生反弹而降低了涂层致密度。当载物台转速为75 r/min时涂层耐磨性能最好。

采用Cr_3C_2-NiCr和WC-CoCr粉末的HVOF处理(英文)

磨损是工业上导致零件和装备失效的三个主要问题中的一个。人们在不断探索改善零件性能的潜力,提出新的技术,力图提高零件的使用寿命,降低运作成本。由此看来,电镀及涂覆技术是很重要的。人们已经采用传统的镀硬铬来改善耐磨性(或)耐蚀性,然而电镀过程中会产生有害的致癌物质六价铬,致使其应用受到了越来越大的限制。因此,必须鉴别和研发无毒的、非致癌的和对环境友好的涂覆材料和工艺。其中用本文所述的HVOF工艺涂覆的"陶瓷合金"(Cr3C2-NiCr-WC-CoCr)前景最被看好。用光学和电子显微分析法、X射线衍射法、密度和显微磨料磨损试验标征了用这种工艺获得的涂层的特性。从总体上看,WC-CoCr涂层的性能最好,由此可以认为,它是一种前景广阔、可以替代电镀硬铬的涂覆技术。

AZ31镁基高速火焰喷涂WC涂层的研究

材料的轻量化已经越来越成为一种趋势。镁合金因为更高的比强而作为铝合金的替代材料,在机械、电子和航空等工业有着广泛的应用前景。然而镁合金因硬度低,抗腐蚀性差而使应用受限制,因此需要进行表面处理以提高材料的使用寿命和拓宽应用领域。采用High-Velocity-Air-Fuel(高速火焰喷涂)技术在AZ31镁合金基体上制备了WC-CoCr涂层,采用XRD、SEM分别对涂层的相和显微结构进行了分析,同时研究了拉伸对偶件的弹性模量对涂层结合强度测试的影响,重点阐述了涂层的结合机理。此外,还研究了镁基高速火焰喷涂WC涂层的抗中性盐雾腐蚀性能。结果表明,采用HVAF技术,可在AZ31镁合金基体上获得致密,结合强度较高且具有良好抗腐蚀性能的WC-CoCr涂层。

Cr对超音速火焰喷涂WC-Co涂层抗中性盐雾腐蚀性能的影响

研究了超音速火焰喷涂(HVAF)WC-Co和WC-CoCr涂层的抗化学腐蚀性能。采用XPS对超音速火焰喷涂涂层的表面和内部进行了分析,在中性NaCl溶液中对涂层进行了电化学分析。结果表明,WC-Co中的粘结相Co主要呈金属单质,而WC-CoCr涂层中粘结相分别呈单质Co和Cr2O3。电化学极化测试表明,WC-Co涂层处理明显提高了基体的腐蚀电位,而添加Cr后则进一步提高了腐蚀电位。400 h中性盐雾腐蚀结果表明,WC-CoCr涂层的抗化学腐蚀性能优于WC-Co涂层的。腐蚀后的SEM表明,腐蚀介质先腐蚀涂层中的粘结相,当腐蚀介质扩散到基体中则优先腐蚀基体。添加少量的Cr在粘结相中形成了Cr2O3陶瓷钝化相,有利提高HVAF WC-Co涂层的抗腐蚀性能。

钴铬粘结相对碳化钨涂层磨粒磨损性能的影响

采用超音速火焰喷涂(High-velocity Oxygen-fuel Spraying,简称HVOF)工艺在30CrMnSiA基材表面制备了Co和CoCr粘结相质量分数分别为12%、14.5%和17%的三种WC复合涂层,研究了涂层显微组织结构、物相组成以及粘结相Co、Cr含量对WC涂层显微硬度和耐磨粒磨损性能的影响,采用扫描电子显微镜观察涂层磨损前后的表面形貌,探讨了WC复合涂层的磨粒磨损机理。结果表明:超音速火焰喷涂WC复合涂层组织致密,涂层与基体结合良好,存在少量夹杂,涂层孔隙率均小于1%,涂层存在少量氧化物;粉末材料在喷涂过程中存在氧化和分解脱碳,生成了少量W_(2)C和Co_(3)W_(3)C两种脆性相,含Cr的涂层中发现了少量Cr_(3)C_(2);在一定范围内,随着粘结相Co、Cr含量的增加,超音速火焰喷涂WC复合涂层显微硬度降低,耐磨粒磨损性能下降,三种涂层中粘结相含量为12%的WC涂层的耐磨粒磨损性能最佳,粘结相含量为17%的WC涂层的耐磨粒磨损性能最差;超音速火焰喷涂Co和CoCr粘结相质量分数分别为12%、14.5%和17%的WC复合涂层在白刚玉磨粒环境中磨粒磨损机制均为微切削和大颗粒WC硬质相疲劳剥落。

温度对WC-WB-CoCr涂层高温摩擦磨损性能的影响

采用超音速火焰喷涂(HVOF)制备了WC-WB-CoCr涂层,研究了温度对WC-WB-CoCr涂层高温摩擦磨损性能的影响。通过SEM、XRD和显微硬度仪对涂层的微观组织、相结构和力学性能进行表征。通过摩擦磨损试验机和拉曼光谱仪研究了WC-WB-CoCr涂层的高温摩擦学性能和氧化产物,采用台阶仪扫描磨痕形貌并计算WC-WB-CoCr涂层的磨损率。结果表明:WC-WB-Co-Cr涂层主要由WC和CoW_(2)B_(2)组成,涂层结构致密,与基体结合紧密;随着磨损试验温度升高,涂层的摩擦系数从0.66降低到0.57,涂层的磨损率随着温度的升高而升高,但是其磨损率增长程度随着温度的升高而降低。在高温磨损过程中,磨痕表面的氧化膜主要由WO3和CoWO4组成,且CoWO4比WO3表现出更好的耐高温磨损性能。涂层的主要磨损机制为氧化磨损、疲劳磨损和粘着磨损。