WC颗粒对WC-10Co-4Cr涂层结构演变与性能的影响

为提高不锈钢表面的抗腐蚀耐磨损性能,利用等离子喷涂的方法制备了两种晶粒尺寸的WC-10Co-4Cr涂层,采用SEM、XRD表征了涂层的物相结构,在不同温度下进行了摩擦磨损试验,研究分析了晶粒对涂层微观结构与摩擦性能的影响。研究表明：相比较,纳米WC-10Co-4Cr涂层微观结构中包含WC、W₂C,还存在Co/Cr(W, C)的γ相,未发现微米涂层中析出的W2C将沿WC颗粒表面外延生长的包覆结构,而且纳米团聚粒子更容易沿扁平粒子边界收缩,明显减少了粒子内部的垂直贯穿裂纹。在室温和200℃时,纳米WC-10Co-4Cr涂层摩擦系数与平均磨损率均优于微米涂层。与微米涂层相比较,纳米WC-10Co-4Cr涂层在室温磨损的根源在于硬质颗粒诱发的犁削磨损,在200℃时为以粘着磨损为主的微域犁削相结合的磨损模式。并在3.5%NaCl溶液中将1Cr18Ni9Ti基体的腐蚀电位由-617mV提高到-335~-290mV,降低了腐蚀倾向。     

等离子喷涂WC-10Co-4Cr涂层的组织演变与抗腐蚀磨损性能

为提高不锈钢表面的抗腐蚀耐磨损性能,利用等离子喷涂的方法制备了2种晶粒尺寸的WC-10Co-4Cr涂层,采用SEM及EDS、XRD表征了涂层的组织和物相结构,进行了不同温度下的摩擦磨损试验,研究分析了晶粒尺寸对涂层组织与摩擦性能的影响。研究表明:WC-10Co-4Cr涂层微观结构中包含WC、W2C、W6Co6C,还存在Co/Cr(W,C)、W2(C,O)相;微米涂层中存在析出的W2C沿WC颗粒表面外延生长的包覆结构,而纳米WC涂层中,团聚粒子沿扁平粒子边界收缩,减少了扁平粒子内部的垂直贯穿裂纹。在室温和200℃时,纳米WC-10Co-4Cr涂层的摩擦系数与平均磨损率均优于微米涂层。纳米WC-10Co-4Cr涂层在室温磨损的机制为硬质颗粒诱发的犁削磨损,在200℃时为以粘着磨损为主与微域犁削相结合的磨损形式。在3.5%NaCl溶液中的电化学特性显示,WC-10Co-4Cr涂层将1Cr18Ni9Ti基体的腐蚀电位由–612m V提高到–317～–252 mV,腐蚀倾向得以减弱。     

机床液压设备表面喷涂WC-10Co4Cr涂层与性能研究

采用超音速火焰喷涂法在机床液压设备表面热喷涂了WC-10Co4Cr涂层,并对涂层显微形貌、物相组成、耐磨性能和耐腐蚀性能进行了测试。结果表明,WC-10Co4Cr涂层的物相组成主要为WC、W_2C、Co Cr和Co相;WC-10Co4Cr涂层较为致密、均匀,孔隙率约为0.75%;WC-10Co4Cr涂层的体积损失量约为基体的1/150,表现出优良的抵抗滑动摩擦磨损能力;虽然电镀硬铬可以提升材料的耐腐蚀性能,但WC-10Co4Cr涂层的耐腐蚀性能更加优越,腐蚀速率约为基体材料的2%。     

HVAP 及 HVOF 工艺制备 WC10Co4Cr 复合涂层及其性能研究

目的对比研究超音速等离子喷涂(HVAP)技术与超音速火焰喷涂(HVOF)技术制备WC10Co4Cr涂层,并根据涂层组织形貌与电化学特性判断两种工艺的优劣。方法采用SEM及XRD分析WC10Co4Cr复合涂层的微观形貌和物相,在3.5%(质量分数)Na Cl溶液中对涂层进行电化学分析。结果 WC10Co4Cr涂层由较大的WC颗粒及粘结相组成,在喷涂过程中WC颗粒不断累积形成层片状结构,涂层有较小程度的失碳,形成了具有脆性的W2C。电化学极化测试表明,超音速等离子喷涂技术制备的涂层表现出优异的抗电化学腐蚀性能。结论超音速等离子喷涂技术制备的WC10Co4Cr涂层显微硬度为1197HV,孔隙率为0.50%,腐蚀电位为-0.3947 V,腐蚀电流密度为9.19×10-7A/cm2,腐蚀速率为1.01×10-2g/(m2·h),腐蚀深度为1.09×10-2mm/a,具有与超音速火焰喷涂涂层相似的耐腐蚀性能。     

等离子涂层对模具用高强度钢表面摩擦性能的影响

通过等离子喷涂技术在4Cr5Mo Si V1钢基体表面成功制备了WC10Co4Cr涂层。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等手段分析了涂层微观形貌和化学成分,并测试了涂层的摩擦磨损特性。结果表明:涂层主要由WC颗粒形成的骨架结构组成,同时含有少量W、Co、Cr颗粒和W_2C相。涂层中元素分布较为均匀,无明显的聚集。涂层中和基体之间结合紧密,达到了冶金结合。磨损机制以磨粒磨损为主,同时伴有粘着磨损。WC10Co4Cr涂层经过摩擦-磨损实验后,涂层几乎没有磨损,能够有效减小磨损,提高模具使用寿命。     

超音速等离子与超音速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层的性能及磨损机理

采用超音速等离子喷涂和超音速火焰喷涂分别制备了WC-10Co4Cr金属陶瓷涂层,表征和分析了WC-10Co4Cr涂层的物相组成、微观组织结构,进行了硬度、孔隙率、结合强度及560和1120 r/min下的磨损对比试验。结果表明,超音速等离子喷涂制备的涂层的综合性能与超音速火焰喷涂制备的涂层性能相当。在560 r/min下磨损10 h,超音速等离子喷涂制备的涂层与基体的磨损量比为1∶122.15,超音速火焰喷涂制备的涂层与基体的磨损量比为1∶138.36,涂层的磨损机制主要表现为磨粒磨损。在1120 r/min下磨损10 h,超音速等离子喷涂制备的涂层与基体的磨损量比为1∶109.53,超音速火焰喷涂制备的涂层与基体的磨损量比为1∶127.44,涂层的磨损机制主要表现为磨粒磨损和疲劳磨损。     

高焓等离子喷涂WC-10Co4Cr涂层的耐磨性

为提高马氏体不锈钢（0Cr13Ni4Mo）的表面硬度及耐磨性能,对不锈钢表面进行高焓等离子喷涂WC10Co4Cr强化,对涂层进行组织观察和物相组成分析,并在不同温度下进行了摩擦磨损试验。研究表明：WC10Co4Cr涂层组织致密,主要由WC物相构成,另外还有少量的W2C和Co25Cr25W8C2。在室温和高温（400 ℃）时,WC10Co4Cr涂层均具有较低的摩擦因数。室温时,基体的磨损机制主要以粘着磨损和磨粒磨损为主。WC10Co4Cr涂层其磨损机制主要以微切削为主。400 ℃条件下,不锈钢基体的磨损机理主要以粘着磨损和剥层为主,磨痕边缘部位主要以磨粒磨损为主。WC10Co4Cr涂层试样的磨损机制主要以磨粒磨损为主,伴随有剥层现象出现。     

超音速火焰喷涂WC-12Co、WC-10Co4Cr和Cr3C2-25NiCr涂层在不同介质中摩擦行为研究

为了研究硬面涂层在不同介质中的摩擦行为，以WC-12Co、WC-10Co4Cr和Cr3C2-25NiCr硬面材料为原料，采用超音速火焰喷涂制备得到了三种不同成分的硬面涂层。通过显微硬度计、摩擦磨损仪和扫描电镜等对涂层性能分析，结果表明，涂层中的孔隙率和粘结相的含量密切相关，当粘结相含量为12wt.%（Co）时，其孔隙度为1.11%；粘结相含量为14wt.%（CoCr）时，其孔隙度为0.98%；粘结相含量为25wt.%（NiCr）时，其孔隙度降低为0.92%。空气中，WC-10Co4Cr的硬度最高，其摩擦系数最小；Cr3C2-25NiCr的硬度最小，其摩擦系数最大。1mol/L HCl的环境中，NiCr的耐腐蚀性能最好，使Cr3C2-25NiCr涂层的摩擦系数稳定；而纯Co和CoCr的耐腐蚀性能较差，使WC-10Co4Cr和WC-12Co涂层的摩擦系数呈现出波浪状的变化规律。1mol/L NaOH的环境的摩擦过程中，硬质相的腐蚀会使涂层表面的硬度下降，使摩擦系数增加。     

超音速火焰喷涂WC-10Co-4Cr涂层的摩擦腐蚀性能研究

目的研究不同喷涂距离下WC-10Co-4Cr涂层的摩擦腐蚀性能,探究其机理并优化工艺参数,以提高涂层性能。方法通过超音速火焰喷涂技术在304不锈钢基体上制备WC-10Co-4Cr防护涂层,通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪研究涂层的微观结构及相组成,采用维氏显微硬度计测量涂层的显微硬度。采用装配有电化学工作站的摩擦磨损测试仪,对浸没于3.5%NaCl盐溶液中的涂层进行摩擦腐蚀实验,测量涂层在静态及滑动条件下的磨损率、摩擦系数和极化曲线。结果喷涂距离提高时,涂层孔隙率降低,硬度提高,达到1100～1400 HV。在腐蚀介质中滑动摩擦时,WC-10Co-4Cr涂层的磨损率较304不锈钢低2个数量级,磨损率为1.7×10~(-7)mm~3/(N·m),而304不锈钢的磨损率为2.6×10~(-5)mm~3/(N·m)。结论 WC-10Co-4Cr涂层良好的摩擦腐蚀性能归因于承受负载的WC相与产生钝化的金属粘结相之间的协同作用,其抵抗涂层受摩擦腐蚀破坏。     

超细/纳米结构WC-10Co-4Cr涂层的透射电镜表征与性能分析

利用真空原位还原碳化反应合成超细/纳米WC-Co复合粉末,通过添加一定量Cr获得WC-10Co-4Cr复合粉末,经团聚造粒获得喷涂用复合粉末喂料,采用超音速火焰(HVOF)喷涂系统制备出超细/纳米结构的WC-10Co-4Cr涂层。利用X射线衍射仪,扫描电子显微镜和透射电子显微镜对涂层的物相、显微组织结构、元素分布特征等进行了系统表征,并对涂层耐磨性、耐蚀性进行了测试分析。结果表明:基于原位反应合成WC-Co复合粉制备的超细/纳米结构WC-10Co-4Cr涂层具有较好的耐磨性和耐腐蚀性。涂层以WC为主相,含有非晶结构的粘结相Co(Cr),同时存在少量六方晶体结构的W_2C相和非晶复相W_2C+Co(Cr)。对涂层中元素Co和Cr的分布进行了量化分析,得到其从WC晶粒到相界到共晶区再到Co区的变化规律。结合WC-10Co-4Cr复合粉末和超音速火焰喷涂工艺的特点,阐释了Cr在WC-10Co-4Cr涂层分布状态的形成原因,并讨论了对涂层性能的影响。     

表面喷涂对不锈钢零件耐磨性能的影响

在不锈钢表面采用超音速火焰喷涂了WC-10Co-4Cr涂层,并对喷涂粉末和涂层的显微形貌、物相组成进行了表征,研究了基体与涂层的耐磨性能。结果表明,不锈钢表面涂层与基体以机械结合为主、冶金结合为辅,基体与涂层间过渡良好,未发现气孔或者微裂纹缺陷;原始喷涂粉末的物相组成为WC、Co和少量Co3W3C相,经过超音速火焰喷涂处理后,涂层的物相组成为WC、Co6W6C和W2C相;经过超音速火焰喷涂处理后,涂层的摩擦磨损性能明显优于不锈钢基体,这主要与致密的涂层硬度较高、抗摩擦磨损能力更强有关。     

超音速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层的耐滑动磨损行为

采用超音速火焰喷涂(HVOF)工艺制备微米结构WC-10Co4Cr涂层,分别采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和滑动磨损设备分析涂层的微观结构和滑动磨损行为。结果表明:采用液体煤油燃料HVOF喷涂的微米结构WC-10Co4Cr涂层的脱碳程度较低,涂层中仅出现WC和W2C相,而无η相(Co3W3C、Co6W6C)以及软相W。涂层微观结构致密,孔隙率约为1%,平均显微硬度为1 322HV0.3;在相同试验条件下,WC-10Co4Cr涂层的摩擦因数(约0.8)高于不锈钢(1Cr18Ni9Ti)的摩擦因数(约0.5),其滑动体积损失量仅为不锈钢涂层的1/146,具有优异的抗滑动磨损性能。涂层在滑动磨损过程中首先是粘结相的脱落,然后是WC颗粒的磨损。     

Cr含量对超音速火焰喷涂WC/Co复合涂层组织及电化学特性影响研究

研究了超音速火焰喷涂(HVOF)技术制备WC/12Co和WC/10Co4Cr涂层的组织形貌与电化学特性。采用SEM及XRD对WC-Co复合涂层进行了微观形貌分析及物相分析,在3.5%Na Cl溶液中对涂层进行了电化学分析。结果表明,涂层由较大的WC颗粒及粘结相组成,在喷涂过程中WC颗粒不断累积形成层片状结构,在喷涂过程中涂层有不同程度的失碳,形成了具有脆性的W2C。电化学极化测试表明,由于Cr元素的加入,WC/10Co4Cr涂层的腐蚀电位、腐蚀电流密度、腐蚀速率及腐蚀深度均优于WC/12Co涂层,表现出更为优异的抗电化学腐蚀性能。     

超音速火焰喷涂金属陶瓷涂层与电镀硬铬在盐雾气氛下的腐蚀-磨损机制研究

航空和海洋工程的关键部件在遭受磨损的同时受到海洋苛刻气氛的腐蚀破坏,而采用超音速火焰喷涂（HVOF）金属陶瓷涂层已成为一种新兴防护技术。为考察碳化物类金属陶瓷涂层的在海洋气氛下的抗腐蚀与抗磨损性能,采用超音速火焰喷涂技术制备了WC-10Co4Cr和Cr3C2-NiCr两种典型的金属陶瓷涂层,采用自制的盐雾喷射腐蚀-磨损装置,研究涂层的腐蚀-磨损行为,同时与传统的硬铬镀层作对比,并采用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDAX)等表征试样的腐蚀磨损形貌特征。结果显示,在干燥大气环境下铬镀层主要表现为黏着-磨损机制,Cr3C2-NiCr涂层同时表现出黏着-磨损与磨粒-磨损机制,而WC-10Co4Cr则表现为单纯的磨粒-磨损。施加盐雾气氛后,试样表面形成有液态膜,摩擦系数与磨损量均有所下降。盐雾气氛下增大摩擦副的载荷压力,Cr3C2-NiCr涂层的磨损量增加很快,而WC-10Co4Cr涂层的磨损机制发生转变,磨损量出现不增反降现象。     

等离子喷涂WC-12Co/NiCrAl复合涂层的摩擦磨损特性

以NiCrAl涂层为粘结层,用等离子喷涂工艺在TC4钛合金表面制备了WC-12Co/NiCrAl复合涂层。通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度仪等手段分析了涂层微观形貌、化学成分和显微硬度,并用磨损试验考察了WC-12Co/NiCrAl复合涂层的摩擦磨损特性。结果表明:WC-12Co涂层表面未熔颗粒较多,涂层截面孔隙率为10.2%;WC发生部分分解,出现W2C、Co6W6C等新相;涂层与基体结合界面为机械结合+局部微冶金结合方式;显微硬度为双态Weibull分布,呈现不同位置结构的差异化。WC-12Co涂层表现出良好的减摩及耐磨性能,同载荷下摩擦因数低于基体,磨损失重为基体的1/10,磨粒磨损是其主要磨损机制。     

高焓等离子喷涂WC-10Co-4Cr涂层的微观组织及其拉伸断裂机理

利用SQC-100高焓等离子喷涂系统在0Cr13Ni4Mo不锈钢基体表面制备了WC-10Co-4Cr涂层;通过金相测试、摩擦磨损试验、拉伸试验,分别评价了WC-10Co-4Cr涂层的孔隙率、显微硬度、耐磨损性能、结合强度;利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分别观察和分析了WC-10Co-4Cr涂层的微观形貌和成分。结果表明:WC-10Co-4Cr涂层的孔隙率为0.77%,硬度为1 210HV,耐磨性是基体的143倍,涂层与基体保持着良好的结合,结合强度达到72 MPa;WC-10Co-4Cr涂层结构致密,主要由WC相及少量W2C相组成;WC-10Co-4Cr涂层的断裂主要表现为沿晶断裂和穿晶断裂;提高粒子速率和温度可有效提高WC-10Co-4Cr涂层的结合强度。     

含有金属黏结相的热喷涂WC涂层在盐雾中的腐蚀行为

研究黏结相化学成分对涂层材料的耐盐雾腐蚀性能的影响,对采用超音速火焰喷涂制得的WC?17Co和WC?10Co?4Cr涂层进行电化学试验和长时间的盐雾腐蚀实验(浓度为5%的NaCl溶液,温度35°C)。结果表明：WC?10Co?4Cr涂层的耐盐雾腐蚀性能优于WC?17Co涂层。对于WC?17Co涂层,主要腐蚀行为除了粘结金属的腐蚀外还包括WC颗粒与粘结相金属之间发生的微点偶腐蚀;对于WC?10Co?4Cr涂层,形成的氧化物有利于抑制金属相与粘结相的腐蚀。说明金属材料成分是影响超音速火焰喷涂WC基涂层耐盐雾腐蚀性能的重要因素之一。     

粉末结构对HVOF金属陶瓷涂层腐蚀冲蚀磨损性能的影响

采用3种不同NiCr粘结相含量和两种不同尺度WC颗粒的金属陶瓷粉末,运用超音速火焰喷涂（HVOF）方法制备了Cr3 C2-NiCr、WC-12%Co涂层,在5%H2 SO4、15%棕刚玉和水混合介质条件下,运用腐蚀冲蚀磨损试验机测定了涂层在45°冲蚀角下的失重量变化规律,研究了喷涂粉末NiCr含量和WC颗粒尺度对所沉积金属陶瓷涂层耐腐蚀冲蚀磨损性能的影响。结果表明,HVOF喷涂Cr3C2-NiCr、WC-12%Co涂层在5%H2SO4、15%棕刚玉和水混合介质条件下的腐蚀冲蚀率均低于低碳钢,并且Cr3 C2-NiCr涂层的抗腐蚀冲蚀性能要优于WC-12%Co涂层。Cr3 C2-40%NiCr和Cr3 C2-25%NiCr涂层其腐蚀冲蚀率低于Cr3 C2-10%NiCr涂层,与纳米尺度WC颗粒相比,微米尺度WC颗粒所制备的WC-12%Co涂层的抗腐蚀冲蚀性能较好。     

超音速喷涂复合WC基金属陶瓷涂层的性能

采用超音速火焰喷涂技术和等离子喷涂技术在活塞杆用316L不锈钢基体上制备了WC-12Co (WC)/NiCr双重涂层,并制备传统等离子喷涂Al₂O₃-13TiO₂(AT13)涂层作为对照。通过扫描电镜、X射线衍射仪、显微维氏硬度计、摩擦磨损试验机、电化学工作站等设备对涂层的性能进行了研究和对比。结果表明,各涂层界面界限清晰,结合性良好,WC涂层的显微硬度为1363 HV0.3,是AT13涂层的1.8倍。在60 min往复摩擦磨损试验条件下,AT13涂层的体积磨损率为WC涂层的4.42倍,WC涂层磨损机制主要表现为磨粒磨损。在3.5%NaCl溶液中,WC涂层和AT13涂层的自腐蚀电位均低于316L不锈钢基体,避免了电偶效应对基体的优先腐蚀,并且AT13涂层的自腐蚀电流密度最大,其次是316L不锈钢基体,WC涂层的自腐蚀电流密度最小,仅为基体的0.57倍。     

等离子喷涂WC-12Co涂层表面-界面性能

采用等离子喷涂工艺在H13热作模具钢表面制备了WC-12Co涂层,通过SEM、EDS和XRD等手段分析了试样表面-界面形貌、面能谱和物相组成,并通过磨损试验考察了其摩擦性能。结果表明,WC-12Co涂层主要成分是WC硬质相,均匀分布在涂层中,没有出现富集现象,具有良好的硬度和耐磨性能;在喷涂过程中没出现W_3O,涂层具有较好的抗氧化能力;涂层厚度约为400μm,结合界面为机械结合+局部微冶金结合方式;WC-12Co涂层其摩擦系数约为0.399,表现出良好的减摩性能和抗磨损能力;磨痕处化学元素分布较为均匀,在周期性碾压力作用下涂层在片状衔接部位结合力较弱处诱发裂纹,出现WC和Co开裂的失效现象。