低碳WC-12Co涂层制备工艺参数优化及熔锌腐蚀性能研究

为优化镀锌沉没辊表面涂层的抗熔锌腐蚀性能,采用超音速火焰喷涂技术在316L不锈钢基体上制备了低碳WC-12Co涂层,并设计了4因素3水平[L9(3^(4))]正交试验对喷涂工艺进行了优化,分别对低碳WC-12Co涂层的相结构、显微组织、孔隙率、结合强度和抗熔锌腐蚀性能进行了测试。结果表明:喷涂工艺参数的变化对涂层的相结构的影响很小,但对涂层的孔隙率影响显著,喷涂工艺参数中各因素对涂层孔隙率的影响按从大到小排列顺序为:煤油流量>喷涂距离>送粉率>氧气流量。获得最低孔隙率WC-12Co涂层喷涂工艺参数如下:煤油流量为26.5 L/h,氧气流量为55.2 m^(3)/h,送粉率为60 g/min,喷涂距离为326 mm,在这一参数下制备的高致密度的低碳WC-12Co涂层对熔融的锌液能起到很好的隔离作用,适合用于镀锌沉没辊的表面防护。

三种超音速热喷涂工艺制备WC-12Co涂层的组织结构分析

用新研制的超音速等离子喷涂(S-APS)和2种进口超音速火焰喷涂(HVOF)设备制备了WC-12Co涂层,分析了3种喷涂工艺对涂层的表面和断面显微形貌、组织结构、孔隙率和氧化、脱碳,以及涂层的显微硬度、结合强度的影响。结果表明,在所试验的条件下,超音速等离子喷涂WC-12Co涂层显示出最致密的组织结构和最高的显微硬度。

HVOF制备的多峰WC-12Co涂层摩擦磨损特性

本文采用超音速火焰喷涂(HVOF)工艺制备了2种多峰结构和1种亚微米结构WC-12Co涂层,并采用SEM、XRD等方法对3种涂层进行了显微组织、孔隙率、相结构及显微硬度分析;在进行涂层球盘摩擦磨损试验的基础上,探讨了多峰WC-12Co涂层的磨损机理.研究结果表明:由含30%纳米WC-12Co的粉末制备的多峰涂层WC氧化脱碳程度最低,显微硬度最高;采用含50%纳米WC-12Co的粉末制备的多峰涂层孔隙率最低、耐磨损性能最为优良.

超音速火焰喷涂制备多峰WC-12Co涂层的抗汽蚀性能(英文)

采用超音速火焰喷涂技术制备常规、亚微米及多峰3种WC-12Co金属陶瓷涂层,比较分析涂层的显微硬度及显微组织。采用超声振动汽蚀装置研究3种涂层的抗汽蚀性能,并采用扫描电镜观察涂层表面的汽蚀坑,探讨不同涂层的汽蚀机理。研究表明:采用超音速火焰喷涂制备的亚微米及多峰WC-12Co涂层结构致密、孔隙率低,其显微硬度明显高于常规的WC-12Co涂层。多峰WC-12Co涂层的平均显微硬度接近HV1500,远高于常规的WC-12Co涂层。在3种涂层中,多峰WC-12Co涂层表现出最优良的抗汽蚀性能,涂层的汽蚀率大约为常规涂层的40%;与常规涂层相比,多峰WC-12Co涂层的抗汽蚀性能提高150%以上。

HVOF制备的微纳米结构WC-12Co涂层组织结构与抗空蚀性能

本文中采用HVOF工艺制备了二种微纳米结构及一种普通微米WC-12Co金属陶瓷复合涂层,并采用SEM、XRD等分析了涂层的显微形貌和组织结构;测量了涂层的显微硬度、孔隙率及开裂韧性;采用超声振动空蚀装置研究了涂层的抗空蚀性能,探讨了涂层空蚀机理.结果表明:由亚微米与纳米WC-12Co组成的微纳米结构涂层孔隙率最低,组织最细小;虽然HVOF制备的微米WC-12Co涂层中WC基本上没有产生氧化脱碳,但是在二种微纳米结构WC-12Co涂层中WC不同程度地产生氧化脱碳,生成W2C、W及Co6W6C等物相;由亚微米与纳米WC-12Co组成的微纳米结构涂层显示了最优异的抗空蚀性能,空蚀率仅为微米涂层的1/3,其涂层抗空蚀性能提高的根本原因在于涂层中同时存在亚微米和纳米尺寸的WC、W2C、Co6W6C高硬度颗粒及一定量的Co、W韧性金属,由此提高了涂层的硬度和开裂韧性,延缓了微裂纹的产生与扩展.

铜基体上超音速火焰喷涂WC-12Co涂层的摩擦磨损性能

为提高铜基复合材料的耐磨性，利用超音速喷涂法在铜基复合材料表面制备了WC-12Co耐磨涂层。实验分析了涂层的微观结构、硬度、截面元素分布，并以载荷、转速为变量对涂层的耐磨性进行测试，深入分析了涂层的磨损机制及转速、载荷对涂层磨损率、摩擦因数的影响。结果表明：涂层的微观组织均匀、硬度高；耐磨性好，体积磨损率仅为10^-14～10^-13m^3／（m·N）数量级，磨损机制主要是粘接相犁削、碳化物硬质相的脱落和涂层的剥落，磨损率、摩擦因数随转速、载荷的变化涂层呈现出不同的规律。

大气等离子喷涂WC-12Co涂层的组织结构与性能研究

采用大气等离子喷涂(APS)方法在45钢基体上制备了WC-12Co涂层。用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对涂层的微观形貌和成分进行了分析;采用显微硬度计和万能试验机分别测定了涂层的显微硬度和结合强度;并用SRV-Ⅳ摩擦磨损试验机测试了涂层的摩擦磨损性能。结果表明:WC-12Co涂层组织均匀致密,在喷涂过程中仅少量的WC发生了氧化分解,生成W_2C和Co_3W_3C相。涂层力学性能优异,结合强度平均值为50.63 MPa,涂层表面平均硬度为85.7 HR15N,截面平均显微硬度为1 053.8 HV0.3。相对于304不锈钢,等离子喷涂WC-12Co涂层具有十分优良的耐磨损性能,在室温(25℃)至300℃范围内,WC-12Co涂层的磨损机制为磨粒磨损。

超音速火焰喷涂WC-12Co涂层高温摩擦-磨损性能

采用超音速火焰喷涂法在H13钢表面制备WC-12Co涂层,通过扫描显微镜、X线衍射仪和能谱仪分析其表面-界面形貌、物相和化学元素组成。利用球/平面接触方式进行涂层高温磨损试验,通过扫描电镜和能谱仪分析磨痕形貌和化学元素的变化,讨论高温对涂层摩擦因数和磨损性能的影响。研究结果表明:涂层界面致密,与基材紧密结合;在600,700和800℃时涂层平均摩擦因数分别为0.395 5,0.327 1和0.266 4;600℃时涂层以黏着磨损为主,700℃时涂层以氧化磨损为主,并伴有磨粒磨损,800℃时涂层以严重的氧化磨损为主。

超音速等离子喷涂制备WC-12Co涂层的性能特点

超音速等离子喷涂由于喷射粒子的飞行速度(400～500m/s)相对于普通等离子喷涂(＜200m/s)有了大幅提高,所制备的WC-12Co涂层具有更高的显微硬度和结合强度.用SEM和XRD分析了两种不同等离子喷涂工艺获得的涂层的相结构和显微组织,结果表明超音速等离子喷涂WC-12Co涂层综合性能要优于普通等离子喷涂.

HVOF制备亚微米WC-12Co涂层的抗汽蚀性能研究

采用超音速火焰喷涂(HVOF)分别制备了微米及亚微米WC-12Co金属陶瓷复合涂层,采用超声振动汽蚀装置研究了涂层的抗汽蚀性能,使用SEM微观分析的方法对蚀坑的形貌进行了观察,并对汽蚀机理做了初步探讨。结果表明:亚微米WC-12Co涂层表现出优异的抗汽蚀性能,汽蚀率仅为微米涂层的70%左右,涂层中亚微米WC的存在是涂层抗汽蚀性能提高的主要因素。

基于正交试验的超音速火焰喷涂WC-12Co涂层抗冲蚀性能研究

采用超音速火焰喷涂(high-velocity oxygen-fuel,HVOF)技术制备WC-12Co涂层,利用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、能谱仪(energy dispersive spectrometer,EDS)表征粉末、磨料、冲蚀前后涂层表面/截面的微观形貌和元素变化.设计正交试验并利用冲蚀试验机分析冲蚀距离、冲蚀角度和冲砂量对涂层冲蚀率的影响,探讨了涂层冲蚀机理.结果表明:WC-12Co涂层组织较为均匀、存在少量孔隙,涂层与基体间的结合方式以机械结合为主.极差和方差分析发现,当前工况下冲蚀距离对涂层冲蚀率的影响最为显著、冲蚀角度次之、冲砂量最小;30°冲蚀时冲蚀率最小、60°次之、90°最大.相对于高角度冲蚀,WC-12Co涂层具有较优的抗低角度冲蚀能力.30°冲蚀时涂层冲蚀机理为微观切削和犁削损伤,并伴有局部的脆断和剥落;90°冲蚀时为正向锤击作用引起的脆性断裂和片状疲劳剥落,剥落坑深度远大于30°冲蚀时的切削和犁沟深度,涂层损伤更为严重.

超音速火焰喷涂细晶WC-12Co涂层的组织性能

利用超音速火焰(HVOF)喷涂技术,制备了一种钴质量分数为12%的细晶碳化钨基硬质合金涂层(WC-12Co),研究了涂层的组织结构、相组成和干滑动摩擦磨损行为。研究结果表明:HVOF喷涂的细晶WC-12Co涂层微观组织致密、均匀,WC晶粒尺寸与初始粉末相当,为500~900 nm。涂层主要为WC相和Co相,有少量W2C相。与淬火态GCr15钢环干滑动对磨时,磨损率维持在10^-7 mm^3/(N·m)量级,耐磨性良好,干滑动摩擦因数为0.67~0.76。涂层的主要磨损机制为金属Co相的被挤压、犁削和WC颗粒的剥落。重载时,涂层的磨损机制转化为接触疲劳裂纹扩展,导致局部片层剥离,并伴随着富Co区与对磨环的黏着磨损。

铝合金表面超音速等离子喷涂WC-12Co涂层的结合机理

在经磨抛处理后的光滑铝合金表面上,利用超音速等离子喷涂制备WC-12Co涂层,通过扫描电镜观察分析,对涂层的结合机理进行了研究。发现涂层与基体的结合是以机械结合为主,还伴有部分冶金结合、物理结合和扩散。实验及模拟结果表明:硬质相WC能够嵌入到基体内部,基体的硬度越小,WC颗粒嵌入基体表面的深度越大;颗粒的速度越大,撞击基体产生的凹坑深度也越大。

WC-12Co涂层耐熔融锌腐蚀性能研究

采用超音速火焰喷涂在316L基体上制备了WC-12Co涂层,并对熔融锌液对涂层的腐蚀机理进行了分析.研究结果表明:所制备的WC-12Co涂层均匀致密、孔隙率低于1%,平均硬度超过1300HV0.3;WC-12Co涂层具有良好的耐熔融锌液腐蚀性能;在残余应力及热应力作用下,涂层会产生裂纹,熔融锌液沿着涂层裂纹渗透并腐蚀基体,导致涂层从基体剥离失效.

HVOF喷涂亚微米级WC-12Co涂层的物相变化与耐磨损性能

本文采用超音速火焰喷涂技术,以含有亚微米级WC颗粒的WC-12Co热喷涂粉末为原料,制备高硬度、高耐磨性的WC-12Co金属陶瓷涂层。通过金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计和磨损实验机等对涂层的微观组织结构及其耐磨性能进行了研究。研究结果表明:在喷涂过程中,所选用的各组工艺参数所制备的涂层中WC颗粒都发生了少量的脱碳分解;丙烷燃气流量越低、氧气流量越低、喷涂距离越长,WC的脱碳分解程度越低。在干磨擦、负载15kg、对磨环转速200r/min的条件下,涂层的磨损机制为:初期为对软相金属Co的犁沟切削,然后以硬质的WC作为磨粒的磨粒磨损为主,磨损后期还出现了一定程度的粘着磨损。在磨损过程中发生了少量物相转移,在涂层表面可以检测到Fe元素。

WC-12Co涂层对中子、γ射线的屏蔽特性及其结合强度的辐照效应

采用常规氧-乙炔焰喷涂技术制备WC-12Co涂层,模拟计算了涂层对中子、γ射线的屏蔽特性。将试样分别置于5#固体镭γ源、Am-Be中子源接受100天辐照,测试辐照前后涂层的结合强度,EDS能谱分析了辐照前后涂层界面元素分布规律。结果表明,γ光子能量小于0.01MeV时,0.5～1mm厚的WC-12Co涂层可以屏蔽98%以上的射线。1mm厚的WC-12Co涂层可以屏蔽12%的热中子,快中子屏蔽效果欠佳。涂层经中子辐照后强度提高20%～50%,γ射线对涂层强度没有明显影响。中子辐照前后涂层界面元素无扩散现象。初步分析认为,中子辐照后涂层强度提高可能与材料屈服强度、抗拉强度的提高有关。

等离子喷涂WC-12Co涂层制备及耐磨耐蚀性研究

采用等离子喷涂方法,在不同送粉量和喷涂距离下制备WC-12Co涂层,研究了喷涂工艺参数变化对涂层显微结构、结合强度、表面硬度及耐磨耐蚀性能的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)测试分析了涂层的形貌和成分;利用显微硬度计测定了涂层的显微硬度;利用万能试验机测定了涂层的抗拉强度;利用高速环块磨损实验机测试了涂层的耐磨性能;利用CHI660D电化学工作站和三电极体系测试了涂层的电化学性能。结果表明,喷涂过程中送粉量和喷涂距离的改变对WC-12Co涂层的结合强度和硬度影响显著,喷涂过程中有新相产生,合理喷涂工艺参数的优选可使涂层的抗拉强度和表面硬度显著提高,涂层孔隙分布均匀,耐磨耐蚀性能良好。

添加剂铜对等离子喷涂WC-12Co涂层的相的影响研究

本文以WC-12Co和Cu180粉末为热喷涂材料,采用等离子喷涂系统制备涂层,利用X射线衍射仪对添加铜的WC-12Co涂层的相结构进行分析,研究添加铜对WC-12Co涂层相组成的影响规律。结果表明:添加铜后,WC-12Co涂层的主要成分是WC及其脱碳产物W2C以及铜的氧化物Cu2O、CuO,添加铜对WC的脱碳起到了一定的抑制作用。

等离子喷涂WC-12Co涂层滑移区高温微动磨损特性研究

利用等离子喷涂技术在TiAlZr钛合金基材上制备了WC-12Co涂层。XRD分析表明,等离子喷涂WC-12Co涂层主要以WC和W2C两相存在,并伴随少量的W,CoO和Co相。采用高精度高温液压式微动磨损试验机研究了涂层的微动磨损行为,用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、激光共焦扫描显微镜(LCSM)对等离子喷涂WC-12Co涂层大气氛围中从室温(25℃)至400℃的滑移区微动磨损特性进行了研究,并与无涂层的TiAlZr钛合金基材进行了比较。结果表明:在室温(25℃)至400℃范围内,等离子喷涂WC-12Co涂层的摩擦因数随着温度的升高明显上升,而磨损体积基本不变;在此温度范围内,涂层的摩擦因数比基材低,磨损体积也比基材明显要低;等离子喷涂WC-12Co涂层提高了TiAlZr钛合金的抗高温微动磨损性能,其在室温(25℃)至400℃范围内的磨损机制主要以剥层形式为主,局部会有磨粒磨损。

沉没辊WC-12Co涂层爆点缺陷原因分析

利用金相显微镜、扫描电镜和能谱等检测设备,对沉没辊WC-12Co涂层原料、涂层结构和涂层性能进行了检测分析,研究了涂层产生爆点缺陷的原因。结果表明:WC-12Co涂层的孔隙率、涂层硬度、表面粗糙度等指标均在规定范围内,爆点缺陷产生的原因是由于锌液腐蚀使涂层逐渐剥落减薄,爆点缺陷的出现表示涂层即将失效。为避免产生爆点缺陷,可选择的方法是优化封孔工艺,增强封孔剂对涂层的保护效果。