超音速火焰喷涂WC-17Co涂层氧化行为研究

WC-17Co涂层由于其优异的耐磨性能,被广泛用于工件的摩擦防护,但其在较高温度下服役存在过早氧化失效的问题。采用超音速火焰喷涂在45#钢表面制备WC-17Co致密涂层,将其置于400、500、600和700 ℃的温度下进行恒温热暴露,研究超温服役氧化行为对其结构及性能的影响。采用X射线衍射、扫描电镜和显微硬度计等手段表征喷涂态及不同氧化温度下涂层的物相和微观结构的演变,对其物相和性能变化进行讨论。研究结果表明：喷涂过程中WC的分解及过冷使喷涂态WC-17Co涂层形成少量的Co基非晶;400 ℃热暴露后,涂层物相和结构无明显变化,当热暴露温度提高到500 ℃以上时,涂层表面CoWO₄、WO₃和Co₃O₄等氧化相开始生成,在700 ℃氧化处理2 h后,氧化物生长层增厚到10 μm;氧化促使涂层内部的Co元素向表面扩散,导致涂层内部WC硬质相的浓度提高,故内部涂层的显微硬度也大幅提高,在距离表面50 μm深度涂层显微硬度增加到1400 HV_0.3以上;表层显微硬度升高则主要是由于氧化相的生成。高温氧化后,由于Co粘结相的减少使涂层断裂韧性降低,涂层在高速摩擦环境下,疏松的氧化物层易粉化失效,故WC-17Co涂层的服役温度应保持在500 ℃以下。     

碳化物基耐磨损涂层的性能

采用等离子喷涂Cr3C2-30% NiCr和WC-12% Co碳化物复合粉末制备具有高硬度、耐磨损、抗氧化等优点的金属/陶瓷涂层,用SEM研究大气等离子喷涂球形Cr3C2-30% NiCr和WC-12% Co粉末等离子喷涂涂层的显微组织及其对涂层机械性能的影响.结果表明,球形Cr3C2-30% NiCr和WC-12% Co粉末等离子涂层结合强度和表面硬度达到较好水平,WC-12% Co涂层机械性能均优于Cr3C2-30% NiCr涂层.     

WC-10Co4Cr/WC-10Ni耐磨耐腐蚀涂层制备与研究

以WC-10Co4Cr和WC-10Ni粉末为原料,利用超音速火焰喷涂在304不锈钢基体上制备WC-10Co4Cr和WC-10Ni涂层。同时,利用显微硬度计、扫描电镜、万能力学试验机、磨耗试验机和盐雾试验机等手段,分析涂层的力学性能和耐磨耐腐蚀性能。结果表明：WC-10Co4Cr涂层和WC-10Ni涂层与基体结合牢固,组织致密;WC-10Co4Cr涂层的硬度更高,结合强度和耐磨性更强于WC-10Ni涂层;WC-10Ni涂层的耐盐雾腐蚀性能,更优于WC-10Co4Cr涂层。     

爆炸喷涂纳米WC-12Co涂层的性能

采用爆炸喷涂工艺分别翩备纳米结构和常规结构WC-12Co涂层，研究了2种涂层的显微硬度、结合强度和摩擦磨损性能，并用扫描电镜（SEM）分析喷涂材料和涂层的形貌。结果表明，经爆炸喷涂，喷涂粉末中的WC颗粒的纳米晶特征能够保留到涂层中，得到纳米晶涂层。采用爆炸喷涂制备的纳米结构WC-12Co涂层较常规WC-12Co涂层组织致密，孔隙率低，其结合强度约为常规WC-12Co涂层的1．4倍，显微硬度约为常规涂层的1．3倍，摩擦磨损量约为常规涂层的1／2。     

一种新型耐磨涂层的组织和性能研究

以WC-10Co4Cr和纳米不锈钢粉末及其混合粉末为原料,利用HVOF超音速火焰喷涂工艺制备了四种涂层,对涂层的显微组织、硬度、耐磨性能以及涂层的沉积效率和生产成本进行了研究.结果表明:当加入SHS7170质量分数为15%和35%时,涂层的致密度提高,硬度降低HV100~150.而加入35%SHS7170时涂层的耐磨性略有降低,加入15%SHS7170时涂层的耐磨性变化不大.使用WC-10Co4Cr和SHS7170混合粉末制备涂层可以减少涂层沉积时间和生产成本.     

双尺度结构WC-12Co涂层的冷喷涂制备

以微米颗粒结构的传统WC-Co粉末为原料,采用球磨的方法,制备双尺度结构的WC-12Co粉末,采用冷喷涂方法制备双尺度结构WC-12Co涂层.通过扫描电镜观察发现,涂层及喷涂粉末中WC颗粒的粒度呈双峰分布.通过X射线衍射分析比较球磨前后粉末、喷涂粉末及涂层的相结构,发现在涂层制备过程中WC和Co两相结构能够在涂层中完全保留下来.涂层的硬度及断裂韧性分别为1650 Hv(0.3)和13.9 MPa.m1/2.     

双尺度结构WC-12Co涂层的冷喷涂制备

以微米颗粒结构的传统WC-Co粉末为原料,采用球磨的方法,制备双尺度结构的WC-12Co粉末,采用冷喷涂方法制备双尺度结构WC-12Co涂层.通过扫描电镜观察发现,涂层及喷涂粉末中WC颗粒的粒度呈双峰分布.通过X射线衍射分析比较球磨前后粉末、喷涂粉末及涂层的相结构,发现在涂层制备过程中WC和Co两相结构能够在涂层中完全保留下来.涂层的硬度及断裂韧性分别为1650 Hv(0.3)和13.9 MPa·m1/2.     

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1300 HV0．3;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．     

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.     

低温超音速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层的显微结构和性能

以超细(5～15μm)WC-10Co4Cr粉末为热喷涂粉末,采用低温超音速火焰喷涂(LT-HVOF)技术制备了WC-10Co4Cr涂层,采用SEM,XRD,3D表面轮廓仪和显微硬度仪对LT-HVOF WC涂层的显微结构和性能进行了表征,并将其与HVOF WC-10Co4Cr涂层进行了对比.结果表明:LT-HVOF制备的WC-10Co4Cr涂层的显微结构和显微硬度与HVOF制备的WC-10Co4Cr涂层的相当,其表面粗糙度为1.22μm,远低于HVOF涂层(3.18 μm),但其断裂韧度约为HVOF涂层的1/2.基体表面的激冷粒子分析表明,LT-HVOF WC-10Co4Cr涂层较低的断裂韧度与粒子在低温焰流中未熔化,并未充分铺展有关.     

超音速等离子喷涂NiCoCrAlYTa-10，Al2O3涂层性能的研究

采用超音速等离子喷涂技术在Cr28Ni48W5耐热钢基体上制备了NiCoCrAlYTa-10%Al_2O_3复合涂层,并对涂层的显微结构、孔隙率、结合强度、显微硬度,以及摩擦磨损性能进行了研究.结果表明,所制备的涂层结构致密,与基体的结合强度大于45 MPa,显微硬度可达500 Hv_(0.3)以上,在常温和900℃下涂层的耐磨性能相较于基体得到显著提高,可满足高温下对涂层耐磨性能的要求.     

Co-B_4C复合镀层耐磨性能研究

采用复合电沉积技术在45钢基体上制备了Co-B4C复合镀层,对复合镀层的截面形貌和组织结构进行了观察分析,研究了镀液中B4C颗粒含量对复合镀层的显微硬度和摩擦磨损性能的影响。研究结果表明,B4C颗粒均匀地分布于Co基金属中,镀层与基体结合良好,无孔隙和裂纹等缺陷,镀态下镀层为晶态结构;随着镀液中B4C颗粒含量的增加,镀层的显微硬度和耐磨性也逐渐提高,且当镀液中B4C颗粒含量分别为20 g/L、15 g/L时,镀层的显微硬度和耐磨性达到最高值。     

钛合金表面抗高温氧化TiAl3-Al 复合涂层的制备?

采用低温超音速火焰喷涂(LT-HVOF)在钛合金(Ti6Al4V)基体表面制备纯 Al 涂层后进行真空热处理,获得了厚度约300μm的TiAl3-Al复合涂层,并对该涂层在700℃下长时间高温氧化行为进行了研究,用 SEM,EDS和 XRD分析了涂层的形貌、成分及相组成。结果表明：低温超音速火焰喷涂制备的纯 Al涂层结构较为致密,但存在少量的微孔洞,经真空热处理后的纯 Al涂层与钛合金基体间在界面处形成了TiAl3互扩散层;再700℃下静态氧化时,随着时间的增加,涂层表面形成了一层薄而致密的Al2 O3和TiO2的混合氧化层,而涂层中纯Al与基体中的Ti互扩散逐渐转变为TiAl3;氧化约5 h后涂层进入稳态氧化阶段,高温氧化500 h 后涂层未出现剥落等现象,表明 TiAl3-Al 复合涂层能显著提高Ti6Al4V合金的抗高温氧化性能。     

氩弧熔覆制备WC颗粒增强涂层组织及性能研究

采用氩弧熔覆技术, 在45钢表面制备出WC颗粒增强的耐磨复合涂层。利用光学显微镜、SEM、XRD和EDS分析了氩弧熔覆层的显微组织和相组成, 并测试了熔覆层的显微硬度和耐磨性能。结果显示, 熔覆层枝晶中弥散分布WC和W₂C硬质相颗粒, 出现Fe(W)固溶体和M₆C型化合物, 显微硬度最高可达1 277.1 HV0.1, 磨损试验中其磨损量是基体磨损量的1/6, 熔覆层的良好耐磨性能主要得益于未熔的WC颗粒。     

真空热处理对钛合金基体/NiCrAlY涂层组织结构及元素扩散行为的影响

采用电弧离子镀(AIP)技术在钛合金基体表面沉积制备了NiCrAlY涂层。通过SEM与能谱分析、XRD分析研究了真空热处理钛合金基体/NiCrAlY涂层界面显微组织的变化和元素扩散行为。结果表明: 从650 ℃开始, NiCrAlY涂层和钛合金基体就有明显的界面反应, 随着温度的升高, 界面分层并加厚, 同时出现Kirkendall空位带, 导致涂层退化。NiCrAlY涂层在650 ℃真空热处理后发现析出γ'-Ni₃Al相, 在1 050 ℃时发现只有CrTi₄相。在750 ℃温度下主要发生了Ti, Ni元素的扩散, Cr元素在870 ℃开始扩散并参与界面反应, 当温度升高到950 ℃时, Ni、Ti、Al、Cr各元素的扩散现象都很明显, Ni元素在涂层聚集的现象消失。     

Er对7075铝合金微弧氧化层特性的影响

对含Er量为0%、0.2%、0.4%的7075铝合金在相同工艺下进行微弧氧化,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分别研究了微弧氧化膜层的相组成和表面形貌,同时也研究了氧化层的显微硬度、厚度及耐蚀性。结果表明,不同Er含量的7075铝合金微弧氧化层都由γ-Al_2O_3相构成,且随含Er量增加,γ-Al_2O_3相峰值增加,Er在微弧氧化过程中形成了Al_(17)Er_2相进入膜层;随含Er量的增加,氧化膜表面平整度先增加后下降,当Er含量为0.2%时,表面堆积物细小均匀、孔隙直径小,粗糙度最低;含Er量由0%增加到0.4%,显微硬度及厚度也随之增加,耐蚀性明显增加,自腐蚀电流密度由4.280×10~(-6) A/cm~2降至2.405×10~(-9) A/cm~2。     

B_4C含量对Ni-Co/B_4C复合镀层硬度及耐磨性的影响

采用复合电沉积的方法制备出Ni-Co/B4C复合镀层。利用光学显微镜、XRD衍射等方法分析了复合镀层的微观形貌及相结构。结果表明,所制备的Ni-Co/B4C复合镀层均匀致密,基体界面结合良好,B4C颗粒分布均匀,镀态下镀层为晶态结构。研究了镀液中B4C颗粒含量对复合镀层硬度及耐磨性的影响,随着镀液中B4C颗粒含量的增加,Ni-Co/B4C复合镀层的显微硬度和耐磨性能均明显提高。     

热喷涂TiC-NiCr涂层的磨损行为及机理

采用超音速火焰喷涂工艺制备得到了新型TiC-30NiCr涂层,系统地表征分析了涂层的相结构、显微组织和摩擦磨损行为,并与传统的WC-CoCr涂层进行了耐磨损性能的比较。研究发现,热喷涂过程中TiC脱碳转变为了Ti8C5相,绝大部分Cr固溶于Ni相中。在往复摩擦过程中,单质态Cr在摩擦热作用下发生了氧化,同时有少量的氮化硅摩擦副的磨屑嵌入了Ni(Cr)粘结相中。在摩擦应力作用下,层片间疲劳裂纹的扩展、碳化钛和Ni(Cr)相界面的开裂是导致TiC-NiCr涂层发生大块材料剥落的主要原因。虽然与传统WC-CoCr涂层相比,制备的TiC-NiCr涂层的硬度和耐磨性均较低,但其在要求成本低、对环境有好、同时具有较好耐磨性的工况环境中将具有重要的应用前景。     

Q235钢固相反应型Al2O3-TiB2复相陶瓷涂层制备及性能研究

利用机械合金化（MA）制备了超细粉体,并采用固相反应法在Q235钢表面制备了Al2O3-TiB2复相陶瓷涂层,用X射线、激光粒度仪、扫描电镜（SEM）、差热分析仪（DTA）研究了粉体和涂层的物相组成、粒度分布及截面形貌,并测试了涂层的耐磨、耐蚀性能。结果表明,MA后骨料粉体的粒度可达纳米级;700 ℃热固化后涂层有Al2O3、TiB2和MgAl2O4等新相生成;封孔处理后涂层相对耐磨性最多提高321倍;涂层耐蚀性能最多提高952倍,封孔后的涂层耐蚀性能最多提高1548倍。     

SiC含量对液压机立柱表面Ni-SiC复合镀层性能影响

为了改善煤矿液压机立柱的耐磨及耐蚀性能,采用复合电镀在45钢表面获得了表面光洁平正、结合紧密的Ni-SiC复合镀层,并测试了涂层的硬度、耐磨性能及在模拟矿井溶液中的耐蚀性能。结果表明:复合镀层的硬度与耐磨性能随着镀液中SiC颗粒的含量上升而上升,在镀液中碳化硅颗粒含量30g/L时,镀层的显微硬度、耐磨性能最高;SiC颗粒的加入降低了镀层的耐蚀性能,且SiC颗粒含量越高镀层的耐蚀性能越差。