A100钢表面粗糙度与HVOF碳化钨涂层结合强度

采用超音速火焰喷涂方法在AerMet100钢(A100钢)基体上制备了WC10Co4Cr涂层,研究了不同喷砂条件对AerMet100钢表面粗糙度变化及对涂层与基体结合强度的影响.之后将涂层使用化学方法退除,观察涂层制备对AerMet100钢基体表面状态的影响,分析了粗糙度与涂层结合强度之间的关系.结果表明:AerMet100钢基体不同吹砂工艺产生的表面粗糙度Sa=0.994～4.983μm时,超音速火焰喷涂WC10Co4Cr涂层的结合强度均不低于72MPa.喷涂涂层过程对基体表面状态没有较大影响:基体粗糙度Sa<2μm时,喷涂后,基体表面的粗糙度略有降低;基体粗糙度Sa>3μm时,喷涂后,基体粗糙度略有升高.超音速火焰喷涂的碳化钨钴涂层与AerMet100钢基体的结合同时存在物理与机械力结合,以前者为主要结合力.

HVOF喷涂Co基WC涂层的耐锌腐蚀行为

为了提高热镀锌用辊件的耐腐蚀性,试验采用超音速火焰喷涂方法制备WC-12Co涂层,研究了涂层在450℃锌液中的耐腐蚀性能以及失效机制.将316L/WC-12Co涂层进行液锌腐蚀,以扫描电镜能谱分析、x-射线衍射方式分析对比了未经过腐蚀试件、腐蚀5天试件、腐蚀10天试件的组织变化和相组成,结果显示涂层基体Co受液锌腐蚀生成Co与Zn化合物,引发横向裂纹,导致涂层剥落.涂层全部剥落后保护失效,使母材被液锌直接严重腐蚀,最终生成锌渣FeZn13.

HVOF喷涂Ni基涂层性能的研究

采用超音速火焰喷涂技术(HVOF)制备了3种镍基涂层,并对涂层的性能进行测试。结果表明:烧结粉末Ni60制备的涂层结合强度达44.6MPa、显微硬度963.8HV,均明显优于包覆粉末Ni包C、Ni包MoS2制备的涂层;Ni包C涂层孔隙率最高,达5.4%,并含有许多的未熔软质相;涂层中的镍起粘结作用,能显著提高涂层的结合强度和显微硬度;起减磨作用的MoS2和C相会明显降低涂层的结合强度。

HVOF制备的WC-10Co4Cr涂层性能及其在硬密封球阀上的应用

为提高金属硬密封球阀的抗磨损和耐腐蚀性能,采用超音速火焰喷涂(HVOF)工艺,在1Cr13不锈钢钢基体上制备了WC-10Co4Cr涂层。测试了涂层与基体的结合强度以及涂层的显微硬度、气孔率、抗磨损和腐蚀等性能。结果表明:WC-10Co4Cr涂层与粉末的相结构基本一致,涂层的显微硬度高,组织结构致密且与基体的结合强度高;另外,WC-10Co4Cr涂层还表现出较好的抗腐蚀性能和优异的抗磨粒磨损性能。生产实践表明,这些球阀密封性能好,开关灵活且耐磨和耐腐蚀性能良好。

喷涂角度对内孔HVOF制备纳米WC-10Co4Cr涂层组织及抗泥沙冲蚀性能的影响

采用内孔氧-丙烷超音速火焰喷涂(HVOF)技术在ZG0Cr13Ni5Mo不锈钢基材表面制备纳米WC-10Co4Cr涂层,研究了45°和90°两种内孔喷枪的喷涂角度对涂层组织和性能的影响。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析了不同喷涂角度下涂层的物相组成和微观组织,通过金相显微镜和维氏硬度计测定了涂层的孔隙率和显微硬度,利用粗糙度仪和光学轮廓仪表征了涂层表面的粗糙度及三维形貌,并利用冲蚀磨损试验机对比研究了基材与涂层的抗泥沙冲蚀性能。结果表明:45°和90°两种内孔喷枪所制备纳米WC-10Co4Cr涂层主要成分均为WC、W_(2)C和非晶态CoCr合金相,小角度喷涂易导致条状孔隙缺陷的产生。两组涂层的孔隙率均随喷涂角度的减小而增大;显微硬度随着喷涂角度的降低而下降,两组涂层均在垂直喷涂时达到最高硬度值,分别为1313 HV_(0.2)和1383 HV_(0.2);表面粗糙度随着喷涂角度的减小而升高;抗泥沙冲蚀性能随喷涂角度的增大而提高,两组涂层均在垂直喷涂时获得最高的抗冲蚀性能,分别是基材的7.12倍和5.39倍。内孔HVOF在40°以上的喷涂角度下所制备涂层可保持较好的组织性能,适合工件狭小内空间的喷涂强化。

HVAF和HVOF制备的WC-10Co-4Cr涂层性能研究

为了提高新一代锂电池辊轧的轧制力,选取适合的WC-10Co-4Cr涂层制备工艺.采用HVOF和HVAF两种方法制备WC-10Co-4Cr涂层,并对涂层的微观组织、杯突性能、弯曲性能、结合强度、显微硬度等性能进行了研究,同时分析了影响涂层耐磨性的主要原因.实验结果得出:HVAF喷涂的WC-10Co-4Cr涂层杯突随基本变形能力比HVOF强;HVOF和HVAF喷涂的WC-10Co-4Cr涂层弯曲折弯韧性好,均无涂层剥落;HVAF制备的WC-10Co-4Cr涂层孔隙率小于HVOF制备的,且在显微硬度Hv、结合强度、耐磨性的性能方面优于HVOF.因此,采用HVAF的工艺制备WC-10Co-4Cr涂层更有利于提高新一代锂电池辊轧的轧制力.

超声速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层对TC11钛合金耐磨性和耐蚀性的影响

采用超声速火焰喷涂(HVOF)工艺,在随钻仪器零件常用材料TC11钛合金表面制备金属陶瓷涂层WC-10Co4Cr,利用冲击试验机测量喷涂前后钛合金的冲击韧性,使用磨粒磨损试验机测定涂层的耐磨性,采用电化学测试分析涂层的耐蚀性。结果表明:HVOF工艺对TC11钛合金的组织和性能影响较小,与未喷涂的钛合金相比,界面处基体的显微组织和显微硬度没有明显变化,冲击韧性稍有提高;HVOF工艺稳定可靠,涂层呈片层结构,致密度高,涂层的孔隙率为2.55%,硬度达到1400 HV,涂层主要由WC和W2C相组成,其与基体结合良好,为机械结合;金属陶瓷涂层能够显著改善钛合金的耐磨性和耐蚀性,喷涂涂层钛合金的磨损量是未喷涂钛合金的1.56%,喷涂涂层钛合金的磨损机制是磨粒磨损,未喷涂涂层钛合金磨损机制是磨粒磨损+黏着磨损。

高速低温喷涂气固作用行为及喷涂系统研究进展

高速低温喷涂是利用固相或含固相的低温粉末在高速度、高动能作用下碰撞基体表面沉积的喷涂方法,具有氧化轻微、结合牢固、组织致密、综合力学性能优异等潜在优势,在高性能金属或金属基复合材料涂层制备、增材制造和零件损伤修复等领域获得广泛关注。以粉末低温高速碰撞沉积过程为主线,凝练现有冷喷涂和低温超音速火焰喷涂两种具体工艺的共性特征,阐明喷涂气流与粉末颗粒的气固两相交互作用规律,分析出合理调控颗粒温度和速度是改善沉积体性能的关键。其次分析高速低温喷涂设备系统的构成,详细讨论各核心部件的结构设计策略及对气固流动行为的影响,总结出通过调整工艺参数与喷枪结构,可以实现颗粒温度和速度的按需控制。最后,对高速低温喷涂工艺及设备系统发展目前尚存的关键问题进行展望。总结如何通过喷涂参数与装置设计,最终达成调控沉积体性能的目的,有助于深入理解高速低温喷涂的沉积机理,对研制高性能的喷涂设备系统具有参考意义。

氧气/燃料比对超音速火焰喷涂WC-Ni涂层抗冲击性能的影响

目的研究超音速火焰喷涂工艺参数对WC-12Ni硬质合金涂层抗冲击性能的影响。方法依据氧气/燃料比(λO/F)调节工艺参数,以λO/F=1.1为基准点,分别固定氧气流量811 L/min、降低煤油流量,或者固定煤油流量22.7 L/h、增大氧气流量,均使λO/F增至1.2和1.3,制备了5组涂层,分析涂层组织及力学性质的变化规律,研究柱-面接触大载荷冲击下的涂层抗冲击行为。结果λO/F对涂层组织及力学性质的影响并非已报道的单调变化规律。固定氧气流量、降低煤油流量使λO/F由1.1增至1.3时,涂层孔隙率由0.91%增至1.24%,硬度和弹性模量分别由10.1、344.0 GPa降至8.6、313.9 GPa;冲击坑体积由2.1×10^(-3)增至3.3×10^(-3)mm^(3),且损伤微观特征由WC颗粒剥落向涂层开裂发展。当固定煤油流量、增加氧气流量使λO/F由1.1增至1.3时,孔隙率降至0.85%,硬度和弹性模量分别增至10.8、382.5 GPa,冲击坑体积增至2.6×10^(-3)mm^(3),直到λO/F=1.3时涂层表面开始出现裂纹。结合涂层硬度和弹性模量分析结果可知,在H3/E2≤8.4 MPa时,涂层发生开裂损伤,裂纹长度随着H3/E2的增加而减小。在H3/E2>8.4 MPa时,涂层损伤以WC颗粒剥落为主,且随着H3/E2的增加而减轻。高H3/E2可提高涂层的抗冲击性能,当H3/E2由6.4 MPa增至8.7 MPa时,坑体积和WC剥落程度分别降低了36%、35%。结论超音速火焰喷涂WC-Ni涂层的H3/E2定量表征了其抵抗塑性变形和开裂的能力,决定了涂层的抗冲击性能。

双硬质相材料Cr_(3)C_(2)-WC-NiCoCrMo热喷涂工艺研究

采用团聚-烧结法制备了双硬质相材料Cr_(3)C_(2)-WC-NiCoCrMo热喷涂粉末,并利用超音速火焰(HVOF)喷涂技术制备了涂层,研究了粉末微观结构和热喷涂氧燃比(λ)对涂层显微组织和性能的影响。结果表明:随着烧结温度升高,喷涂粉末的松装密度和流动性增加,微观结构趋于致密;在热喷涂氧燃比固定为1.09的条件下,当喷涂粉末的烧结温度为1 295℃时,制备的涂层综合性能较好,显微硬度为(1 135.8±40.7)HV_(0.3),孔隙率为1.1%±0.1%;在喷涂粉末的烧结温度固定为1 295℃的条件下,当热喷涂氧燃比为1.0时,制备的涂层综合性能最好,其显微硬度为(1 145.8±39.6)HV_(0.3),沉积效率为48.8%,孔隙率为1.0%±0.1%。

高温耐磨损Cr_3C_2-25%NiCr涂层制备及其性能研究

采用超音速火焰喷涂球形烧结态Cr3C2-25%NiCr复合粉末制备高温耐磨损涂层,用扫描电子显微镜(SEM)分析粉末和涂层显微组织,用图像处理软件分析涂层孔隙率。通过结合强度、表面硬度和摩擦磨损等实验检测涂层机械性能。结果表明:粉末烧结状态、Cr3C2硬质相及粉末粒度因素影响涂层机械性能,KF-70涂层具有最高结合强度和表面硬度。

水轮机过流部件表面WC-CoCr涂层的失效机理

应用于多泥沙河流水轮机过流部件的超音速火焰喷涂WC-CoCr涂层在服役中受到泥沙作用而发生磨蚀。喷涂扁平粒子内部的WC硬质相受到泥沙作用而发生脱落。WC扁平粒子碎片或喷涂飞溅部分在泥沙磨蚀作用下发生整体脱落。文中基于涂层现场采样分析和空蚀、冲蚀、磨损等试验研究超音速火焰喷涂WC-CoCr涂层的现场服役失效机理。结果表明:WC涂层的抗磨损性能约为基体的16倍;但其30°攻角下的抗冲蚀性能并不明显;经过8h空蚀试验后,WC涂层的空蚀率下降至母材的70%。空蚀过程中,涂层的损伤从孔隙部位开始扩展,在空蚀的作用下,涂层磨蚀损伤加剧。在真实服役环境下WC颗粒的剥落、喷涂涂层粒子的剥落以及涂层中的孔隙诱发空蚀损伤是导致涂层失效的主要因素。

Ti-Ni低温超音速火焰喷涂层及激光处理后的特征

低压等离子喷涂制备的Ti-Ni涂层性能优异,但成本高、效率低。以镍包钛为粉末,采用低温超音速火焰喷涂技术制备了Ti-Ni涂层,并在惰性气氛保护下对涂层进行激光后处理,从而获得了致密的Ti-Ni涂层。对粉末、喷涂态涂层和激光处理态涂层的结构和相组成进行了表征。结果表明:喷涂态Ti-Ni涂层次表面结构较为疏松,但内部结构致密;涂层以Ni作为Ti的黏结相,Ti没有发生熔融和铺展开,两者没有发生合金化;经激光处理后,涂层表面和内部的致密度明显提高,涂层中以TiNi和Ti2Ni合金相为主,但还含有少量的Ni相存在。

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Fe-Cr-Ni基涂层的组织与性能研究

采用多元Fe-Cr-Ni基合金(含Si、Co、B、Cu等)为喷涂粉末在不锈钢基体表面,用超音速火焰(HVOF)喷涂法制备厚度达200μm的涂层。采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪对涂层的组织及相组成进行了研究,用显微硬度计和磁致伸缩汽蚀仪对涂层的性能进行了测试。结果表明,该涂层致密,颗粒分布均匀,其显微硬度是基体的5倍,达到1050HV0.1,靠近涂层的基体表面发生了加工硬化。涂层的抗汽蚀性明显优于ZG06Cr13Ni5Mo不锈钢,前者的质量损失约为后者的1/3。

HVAF喷涂WC-10Co4Cr涂层及其性能

分别采用空气助燃高速热喷涂技术(HVAF)和氧气助燃高速热喷涂技术(HVOF)制备了WC-10Co4Cr涂层。通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征和分析了不同的粉末和涂层的物相组成、微观组织结构,并对不同涂层的显微硬度、孔隙率、抗冲蚀性能进行了对比,探讨了涂层在泥沙中的冲蚀机理。结果表明:采用HVAF方法制备的涂层致密度好,其在显微硬度和抗冲蚀性能方面要优于HVOF方法制备的涂层;WC颗粒细化增强了涂层的显微硬度和韧性,提高了涂层的抗微切削和抗疲劳剥落性能,有利于提高涂层的抗冲蚀性能。

喷距对低温超音速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层性能的影响

以粒度为5--15μm的WC-10Co4Cr为热喷涂粉末,采用低温超音速火焰喷涂（LT-HVOF）技术制备WC-10Co4Cr涂层,并利用粒子收集技术研究喷距对涂层显微结构和性能的影响。采用扫描电子显微镜（SEM）、粗糙度测试仪和显微硬度仪分别对涂层的显微结构、粗糙度、硬度和韧性进行测试分析。实验结果表明：WC-10Co4Cr涂层的显微硬度（HV0.3）和致密度随着喷距的增大而降低,分别由喷距100 mm时的1 484.19和0.5%降低至喷距310 mm时的930.50和2.2%;涂层的结构和性能与粉末在焰流中的熔融状态和飞行速度相关,喷距在100~190 mm范围内粉末呈未熔化状态,220~310 mm范围内呈微熔化状态,粉末的飞行速度随喷距的增加呈下降趋势;粉末呈微熔化状态时断裂韧性与HVOF涂层相当且明显高于粉末呈未熔化状态的断裂韧性;优化的喷涂距离为220~280 mm,该段距离内可以获得涂层粗糙度约为2μm、孔隙率小于1%、显微硬度大于1 018（HV0.3）、断裂韧性大于3.323 1 MPa·m1/2的涂层。

超音速火焰喷涂合成TiC-Ni涂层滑动磨损性能研究

采用二次正交回归试验方法得到了喷涂工艺参数与反应超音速喷涂合成涂层滑动磨损性能的定量关系,研究了涂层的磨损失效机制,并分析了氧气流量、燃气流量和喷涂距离对超音速火焰喷涂合成TiCNi涂层滑动磨损性能的影响。结果表明:涂层的磨损机制以粘结相的优先磨损以及硬质相的剥落引起的磨粒磨损为主。氧气流量、燃气流量和喷涂距离对涂层滑动磨损性能有较大影响。适中的氧气流量、燃气流量有利于获得耐磨性较好的涂层,喷涂距离较小时,涂层的磨损失重量变化不明显,喷涂距离较大时,失重量较高。

电化学阻抗谱法研究热处理对低碳钢镍基合金涂层腐蚀行为的影响

采用超音速火焰喷涂(HVOF)方法在碳钢基体上制备了NiCrBSi喷涂层,对包覆样品进行900℃保温2h或10min热处理,利用电化学阻抗谱(EIS)研究了涂层在3.5%NaCl水溶液中的腐蚀失效过程和耐蚀性的变化规律.EIS图谱分析表明,喷态涂层抗介质渗透能力差,腐蚀20h后介质可渗达碳钢基体;900℃,2h保温热处理涂层腐蚀15 h后EIS谱发生明显变化,产生局部腐蚀;而900℃,10min处理涂层为均匀腐蚀,EIS谱形可长时间保持稳定.利用等效电路拟合,获取了涂层界面反应阻力(腐蚀抗力)随时间变化的关系,显示高温短时(10min)热处理涂层的界面反应阻力高且稳定,其耐蚀性和抗介质渗透能力远优于喷态涂层,但2h保温热处理涂层的耐蚀性比喷态涂层的差.利用组织结构分析解释了热处理影响涂层腐蚀行为的原因.

超音速火焰喷涂技术在模具修复中的应用

采用超音速火焰喷涂(HVOF)技术,在Cr12MoV模具钢表面制备了纳米结构的WC_12Co金属陶瓷涂层,对涂层的组织、结合强度、剪切强度以及抗冲击性能进行了测试研究。测得涂层平均剪切强度达150.8 MPa,涂层的结合强度大于80 MPa,涂层硬度高于1000 HV。试样涂层在冲击1 000次时,表面形貌以表面蚀坑为主,涂层表面出现龟壳状裂纹。运用HVOF技术对某冷挤压模修复后,使用效果良好。