WC-Co(Cr)超音速火焰喷涂粉末和涂层性能

采用喷雾造粒和真空烧结工艺制备粒度15~45μm的WC-12%Co(WC12Co)、WC-17%Co(WC17Co)、WC-10%Co-4%Cr(WC10Co4Cr)球形喷涂粉末,并采用超音速火焰喷涂(HVOF)法在同一喷涂参数下制备WC12Co,WC17Co,WC10Co4Cr涂层,应用金相显微镜、X-射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度计等表征粉末和涂层的结构和性能。结果表明:制备的3种碳化钨基喷涂粉末球形度高,流动性好(~13s/50g),松装密度接近(4.8~5.0 g/cm3),粉末物相均为WC和Co相,各粉末微观结构和物理性能均满足液体燃料HVOF喷涂要求;3种粉末制备的涂层的沉积率高(52%~55%)、孔隙率低(1.1%)、显微硬度高(1200~1 300 HV300g);各涂层脱碳程度小,涂层物相均为WC、W2C和非晶或纳米晶相;相同喷涂工艺下WC17Co、WC12Co、WC10Co4Cr涂层的耐磨粒磨损性能依次增强,同时WC10Co4Cr涂层具有较强的耐盐雾腐蚀性能。     

低温超音速火焰喷涂纳米WC-10Co4Cr涂层的显微结构和性能

以纳米和微米WC-10Co4Cr粉末为热喷涂粉末,采用低温超音速火焰喷涂（LT-HVOF）和超音速火焰喷涂（HVOF）技术制备了WC-10Co4Cr涂层,采用SEM、XRD、和显微硬度仪等对LT-HVOF WC涂层显微结构和性能进行了表征.结果表明：n-WC涂层、lm-WC涂层的显微结构与普通超音速火焰喷涂WC涂层没有明显的区别,其主晶相为WC; m-WC涂层呈明显的层状结构,涂层中WC颗粒尖端发生了钝化和部分熔化,粒径变小,并形成了WC/的核壳结构;其主晶相为.n-WC涂层显微硬度较lm-WC涂层低,但其韧度高而使涂层的磨损失重最低;m-WC涂层的显微硬度和韧度最低,磨损失重最大.     

粉末粒度对超音速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层性能的影响

采用超音速火焰喷涂工艺对两种不同粒度范围的WC-10Co4Cr粉末进行了涂层制备,分析了粉末粒度对喷涂涂层的微观组织、相结构、磨粒磨损及电化学腐蚀性能的影响。结果表明,粉末粒度较小时沉积的涂层结构致密、孔隙率低,具有较好的抗磨粒磨损性能和耐腐蚀性能。通过进一步粉末粒度的优选,获得了显微硬度大于1300HV0.3、孔隙率小于0.1%、结合强度90MPa、中性盐雾性能超过500h的WC-10Co4Cr耐磨防腐涂层。     

喷雾转换法制备超细晶WC-12Co复合粉末HVOF涂层性能研究

采用超音速火焰喷涂(HVOF)技术,以喷雾转换法制备的超细晶WC-12Co复合粉末为热喷涂粉末原料,在45#钢基体上制备WC-12Co涂层,并测试涂层的显微硬度、开裂韧性及抗磨粒磨损性能,利用XRD对复合粉末及涂层进行相结构分析,用SEM对复合粉末及涂层截面进行显微观察。结果表明,在喷涂过程中,多孔空壳球形复合粉末中WC颗粒有明显的脱碳分解发生,涂层中含有W2C、Co2W4C、W和非晶相;涂层组织呈典型的层状结构,WC晶粒有圆润化和长大现象;涂层显微硬度HV0.3/10平均值为1 084、开裂韧性平均值为5.24 MPa·m1/2,涂层表面抗磨损性能随粗糙度降低和硬度增加而提高,平均磨损质量损失为0.783mg/min。     

超音速火焰喷涂WC-12Co涂层抗磨粒磨损性能研究

采用超音速火焰（HVOF）喷涂工艺在316L不锈钢基体上制备了WC-12Co涂层,测试了涂层的结合强度、显微硬度、气孔率以及抗磨粒磨损性能。并利用XRD对喷涂粉末及涂层进行了相结构分析,用扫描电子显微镜对喷涂粉末、磨粒磨损前后的涂层表面形貌进行了观察。结果表明：在喷涂过程中,仅有很少量的WC粒子发生氧化脱碳。涂层的结合强度和显微硬度高,组织结构致密。在相同的实验条件下,316L的磨粒磨损量是WC-12Co涂层的95倍,这表明HVOF制备的WC-12Co涂层具有优异的抗磨粒磨损性能。     

超音速火焰喷涂WC-12Co涂层抗磨粒磨损性能研究

采用超音速火焰(HVOF)喷涂工艺在316L不锈钢基体上制备了WC-12Co涂层,测试了涂层的结合强度、显微硬度、气孔率以及抗磨粒磨损性能。并利用XRD对喷涂粉末及涂层进行了相结构分析,用扫描电子显微镜对喷涂粉末、磨粒磨损前后的涂层表面形貌进行了观察。结果表明:在喷涂过程中,仅有很少量的WC粒子发生氧化脱碳。涂层的结合强度和显微硬度高,组织结构致密。在相同的实验条件下,316L的磨粒磨损量是WC-12Co涂层的95倍,这表明HVOF制备的WC-12Co涂层具有优异的抗磨粒磨损性能。     

工艺参数对氧-丙烷超音速火焰喷涂纳米WC-CoCr涂层组织及性能的影响

采用氧-丙烷超音速火焰喷涂技术在ZG06Cr13Ni5Mo不锈钢基材表面制备了纳米WC-10Co4Cr涂层,研究了工艺参数对涂层组织及性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分别表征了涂层的物相成分和微观组织,采用维氏硬度计和金相分析仪分别测定了涂层显微硬度和孔隙率。在料浆冲蚀条件下测试了涂层的抗泥沙冲蚀磨损性能,并分析了纳米WC-10Co4Cr涂层的冲蚀磨损机制。结果表明:不同工艺条件下制备的纳米WC-10Co4Cr涂层的主要物相为WC、W_2C和非晶态CoCr,物相含量受丙烷流量的影响较大。涂层主要由多尺度的微米-纳米WC硬质颗粒和CoCr合金粘结相组成,同时含有一定的微观孔洞、缝隙等缺陷。涂层孔隙率随丙烷流量和喷涂角度的增大而降低,而随送粉速率和喷涂距离的增大先降低后提高;涂层的显微硬度随丙烷流量、送粉速率和喷涂距离的增大先提高后降低,而随喷涂角度的增大而提高。最佳喷涂工艺条件为:丙烷流量68 L/min,送粉速率45～55 g/min,喷涂距离250 mm,喷涂角度90°。纳米WC-10Co4Cr涂层抗泥沙冲蚀性能最大可达不锈钢基材的14.26倍,冲蚀磨损机制主要为交变应力下的疲劳剥落。     

喷涂距离对内孔HVOF喷涂纳米WC-10Co4Cr涂层组织及抗泥沙冲蚀性能的影响

利用内孔氧-丙烷超音速火焰喷涂技术在ZG0Cr13Ni5Mo不锈钢基材表面制备纳米WC-10Co4Cr涂层,分别通过45°和90°两种内孔喷枪研究了喷涂距离对涂层宏/微观组织及抗泥沙冲蚀性能的影响。采用X射线衍射仪(XRD)测试分析了涂层的物相成分,利用扫描电子显微镜(SEM)观察了涂层截面的微观形貌,并结合金相显微镜分析了孔隙率;通过维氏硬度计测试了涂层的显微硬度,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;采用泥沙冲蚀磨损试验机对比研究了涂层与不锈钢基材的抗泥沙冲蚀性能,并结合SEM分析了冲蚀磨损机理。研究发现,45°和90°两种内孔喷枪所制备纳米WC-10Co4Cr涂层主要物相成分均为WC、W₂C和非晶态CoCr合金相,未受到喷涂距离的影响。短喷涂距离会导致涂层孔隙缺陷的产生,孔隙率随着喷涂距离的增大先下降后上升。喷涂距离对90°喷枪所制备涂层显微硬度的影响较小,而45°喷枪在喷涂距离增大到150 mm以后涂层硬度有下降趋势,两者最高硬度分别为1 343.1 HV_0.2和1 275.4 HV_0.2;对...     

WC尺度对HVOF制备的WC-CoCr涂层抗冲蚀磨损性能的影响

采用超音速火焰喷涂(HVOF)工艺制备了多峰和纳米结构WC-10Co4Cr金属陶瓷涂层,采用OM、SEM和XRD方法分析了二种不同结构涂层的组织,测量了涂层的力学性能。研究了多峰和纳米结构涂层的干砂冲蚀磨损试验性能,并探讨了涂层的冲蚀磨损机理。结果表明:在HVOF喷涂过程中多峰WC-10Co4Cr粉末中的WC比纳米粉末脱碳程度低;相比于纳米涂层,多峰涂层在30(°)和90(°)冲蚀时抗干沙冲蚀磨损性能分别提高了35%和15%以上。多峰WC-10Co4C涂层具有优异的抗冲蚀磨损性能的主要原因是涂层具有多尺度组织结构、低孔隙率、高显微硬度和高开裂韧性。     

超音速火焰喷涂 WC-12Co 涂层的高温摩擦磨损性能

WC-Co-Cr 是一类具有高硬度、 耐磨损、 耐腐蚀的金属陶瓷复合涂层材料, 常用于工业生产中苛刻服役环 境的工件表面防护。 本试验采用超音速火焰喷涂 (HVOF) 技术在 Q235 钢表面分别制备了 WC-12Co-4Cr 和 WC- 12Co 复合涂层。 使用 XRD、 光学显微镜、 SEM 以及附带的 EDS、 显微硬度计分别对比研究了两组涂层的物相、 微观形貌、 元素分布、 显微硬度和孔隙率。 采用球盘式摩擦试验机重点研究两组涂层在常温 (25 ℃ )、 300 ℃、 600 ℃ 下的摩擦磨损性能。 实验结果表明, 加入 Cr 元素的 WC-12Co-4Cr 复合涂层的硬度为 1050 HV0.5 比 WC- 12Co 涂层的 995 HV0.5 更高。 常温和 300 ℃ 下两组涂层的抗摩擦磨损性能基本相似, 其中常温下 WC-12Co-4Cr 复合涂层的摩擦系数和磨损率分别为 0.4、 2.61× 10-17 m3 (N·m)-1, 磨损机制为磨粒磨损。 而在高温 (600 ℃ ) 条 件下磨损机制转变为粘着磨损且抗磨损性能显著优于 WC-12Co 涂层; 摩擦系数为 0.62、 磨损率为 1.1× 10-15 m3 (N·m)-1, 相同条件下的 WC-12Co 涂层磨损率为 7.2× 10-15 m3 (N·m)-1。     

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。     

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。     

多尺度原料WC热喷涂粉末特性分析

采用不同粒度的原料WC,利用团聚烧结法制备了四种WC-10Co-4Cr粉末A、B、C、D,并使用超音速火焰喷涂工艺（HVOF）制备了四种粉末相对应的涂层,测试了涂层的显微硬度、开裂韧性、磨粒磨损性能.并利用扫描电子显微镜和金相显微镜对喷涂粉末的组织结构进行了观察分析.结果表明：不同WC原料生产的粉末具有很好的球形度和流动性;粉末涂层组织结构致密;WC原料较细其涂层硬度、耐磨性较好,韧性较低;反之成立.可见不同WC原料生产的粉末涂层各有其不同的性能特点.     

超音速火焰喷涂86WC-10Co-4Cr涂层的抗氧化性能

86WC-10Co-4Cr是WC基金属陶瓷涂层中最具代表性的一种涂层材料,WC基涂层材料的失效与其工作温度密切相关,研究86WC-10Co-4Cr涂层在空气中的氧化行为并得出其适宜的工作温度具有重要的意义。试验利用超音速火焰喷涂设备制备高致密度的86WC-10Co-4Cr涂层,利用X射线衍射、扫描电镜、显微硬度计等分析检测手段对涂层氧化前后物相、微观形貌及显微硬度进行表征,并对涂层材料的氧化机制和显微硬度下降原因进行了探讨。结果表明:粉末喷涂过程中会造成少量WC相脱碳和金属相非晶化;86WC-10Co-4Cr涂层在500℃以下具有优良的抗氧化性能,在500℃以上涂层氧化后孔洞增多且出现微裂纹,高温下涂层中的WC、W2C以及金属相Co与Cr与空气中的O2发生反应生成WO3、CoWO4和CrWO4;氧化后涂层的显微硬度随氧化温度升高而降低,涂层在540℃的显微硬度仅为566.76,与氧化前相比下降了54.07%,氧化物生成及孔洞和微裂纹的出现是导致涂层显微硬度明显下降的主要原因。     

等离子喷涂不同尺度WC钴基耐磨金属陶瓷涂层组织及性能研究

对不同尺度WC的WC-17Co粉末,采用大气等离子喷涂制备了涂层,分析比较了三种涂层的SEM形貌、显微组织结构、显微硬度、结合强度及摩擦学性能。结果表明,随着原始喷涂粉末的WC尺度增大,涂层的力学性能下降,涂层的磨损机理也发生改变。     

HVOF喷涂超细结构WC-12Co涂层磨粒磨损性能

以喷雾转换法制备的球壳形WC-12Co复合粉为原料,采用超音速火焰喷涂(HVOF)在45~#钢上制备超细结构WC-12Co涂层,并测试涂层的显微硬度、开裂韧性。利用XRD、SEM和磨损试验机分析涂层物相组成、微观结构和耐磨损性能。结果表明:多孔球壳形WC-12Co复合粉在HVOF喷涂过程中发生了中度脱碳,涂层中不仅含有WC、W_2C相,还有少量W相;涂层微观结构致密,组织呈岩层状,截面平均显微硬度HV_(0.3)为1 205.5、平均开裂韧性为4.96 MPa·m~(1/2);磨损过程中,粘结相被SiO_2犁削出非连续状槽沟,WC晶粒剥离或裂解出的细小WC晶粒成为新的磨粒,对粗大晶粒产生磨削或积于裂纹处加剧开裂。     

超音速火焰喷涂技术制备的双峰WC–CoCr涂层磨粒磨损特性

采用超音速火焰喷涂(high velocity oxy-fuel,HVOF)工艺分别制备了双峰结构和常规结构的WC–CoCr复合涂层。比较了不同结构WC–CoCr涂层的组织结构、显微硬度和断裂韧性;在涂层磨粒磨损实验的基础上,探讨了双峰结构WC–CoCr涂层的磨损机理。结果表明:与常规结构的WC–CoCr复合涂层相比,在由含质量分数30%超细WC粉末制备的双峰结构涂层中,WC在黏结相中溶解最多,断裂韧性最低;由含质量分数50%超细WC粉末制备的双峰结构涂层最致密,显微硬度与断裂韧性最高,耐磨粒磨损性能最优良。     

超音速火焰喷涂WC-12Co涂层工艺优化

为了进一步优化JP5000超音速火焰喷涂WC-12Co涂层的制备工艺,本文采用四因素三水平正交实验方法研究了喷涂距离、煤油流量、氧气流量和送粉量等四个主要工艺参数对WC-12Co涂层孔隙率和显微硬度的影响。结果表明:煤油流量是影响涂层孔隙率和显微硬度的最显著因素,氧气流量与喷涂距离次之,送粉量的影响较小;本次试验得到的优化工艺参数为喷涂距离380mm、煤油流量22.5L/h、氧气流量2050SCFH、送粉量5.5r/min。在此工艺参数下制备的WC-12Co涂层,其孔隙率为0.33%,显微硬度为1392HV300。     

HVAF 制备 WC 基涂层结构与滑动摩擦磨损性能研究

采用HVAF超音速火焰喷涂制备三种WC基金属陶瓷复合涂层以及金属涂层Ni60,对比分析了各涂层的微观形貌、硬度、沉积速率、滑动摩擦磨损性能。结果表明:HVAF超音速火焰喷涂制备的各涂层与基体结合良好、涂层结构致密,孔隙率1.5%;随着复合涂层中碳化物陶瓷增强颗粒的增加,各涂层的显微硬度增大,沉积速率降低;摩擦磨损试验显示WC-10Co-4Cr、WC-12Co涂层磨损量仅为金属涂层Ni60的1/20,表现出优异的耐滑动磨损性能。     

HVAF 喷涂超细 WC-10Co-4Cr 粉末涂层的耐腐蚀性研究

对比研究超细和常规粒度 WC-10Co4Cr 粉末喷涂制备涂层的性能,根据显微形貌、力学性能与电化学特 性比较两种涂层的耐腐蚀性并分析机理。在 304 不锈钢基体上,利用空气助燃高速 (High Velocity Air Fuel, HVAF) 热喷涂技术制备 WC-10Co-4Cr 涂层。采用 SEM 和 XRD 分析了涂层的物相组成和显微形貌,采用维氏硬度仪和 万能拉伸试验机分别测试了涂层的显微硬度与结合强度以表征力学性能,在质量分数为 3.5% 的 NaCl 溶液中对 涂层进行电化学分析。结果表明：两种 WC-10Co-4Cr 粉末涂层均具有优异的耐腐蚀性能,超细粉末涂层自腐蚀 电位 (-0.199 V) 高于常规粉末粒径涂层 (-0.267 V);超细粉末粒径涂层腐蚀电流密度 (1.996×10-7 A/cm2 ) 小于常规 粉末粒径涂层 (3.123×10-6 A/cm2 ),对基体能起到良好的保护作用。超细粉末与常规粉末 WC-10Co-4Cr 涂层电位 腐蚀的机理主要是 WC 与粘结相的电偶腐蚀、Cl - 对涂层表面钝化膜的破坏引起的孔蚀,腐蚀机理基本一致,主 要差异在于,超细粉末涂层的致密度更高,组织更加均匀提高了涂层的耐腐蚀性。