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。     

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。     

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。     

AC-HVAF制备WC-10Co-4Cr涂层抗磨粒磨损性能研究

采用活性燃烧高速燃气(AC-HVAF)喷涂工艺制备了WC-10Co-4Cr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发生合金化。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,16Mn钢的磨粒磨损质量损失是WC-10Co-4Cr涂层的266倍,这表明HVAF制备的WC-10Co-4Cr涂层具有优异的抗磨粒磨损性能。     

HVOF喷涂制备的多尺度WC-10Co4Cr涂层的组织与空蚀行为（英文）

采用超音速火焰(HVOF)喷涂制备了一种新型的由纳米、亚微米、微米WC颗粒和Co Cr合金组成的多尺度WC-10Co4Cr金属陶瓷涂层,对比了双峰和纳米结构WC-10Co4Cr涂层,在分析了涂层组织的基础上,研究了多尺度涂层的孔隙率、显微硬度、开裂韧性和抗空蚀性能,并分析了多尺度WC-10Co4Cr涂层的空蚀行为和机理。结果表明,HVOF喷涂制备的多尺度WC-10Co4Cr涂层具有≤0.32%的孔隙率和高的开裂韧性,涂层中未发现明显的纳米WC脱碳现象。与双峰与纳米结构涂层相比,多尺度WC-10Co4Cr涂层表现出最优异的抗空蚀性能,在淡水中的抗空蚀性能分别比双峰涂层和纳米结构涂层提高了大约28%和34%。多尺度WC-10Co4Cr涂层的优异抗空蚀性能归结于其独特的微纳米结构和优良的性能,能有效阻碍空蚀裂纹的形成和扩展。     

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。     

超音速火焰喷涂微纳米WC-CoCr涂层的性能与空蚀行为

采用超音速火焰喷涂(HVOF)制备普通微米和微纳米WC-10Co4Cr金属陶瓷涂层,使用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪方法分析涂层的组织结构;测量涂层的显微硬度、孔隙率及开裂韧性;采用超声振动空蚀装置在淡水介质中研究WC-10Co4Cr涂层的抗空蚀性能和空蚀行为,并探讨涂层的空蚀机理。结果表明:采用HVOF制备的微纳米WC-10Co4Cr涂层主要由WC相、非晶Co Cr相和微量的W2C相组成,涂层中WC未产生明显的脱碳现象;HVOF工艺制备的微纳米WC-10Co4Cr涂层的力学性能和抗空蚀性能明显优于普通WC-10Co4Cr涂层的,在稳定空蚀阶段淡水中微纳米涂层的抗空蚀性能比普通涂层的提高大约1倍。     

具备Al2O3原位合成特性的WC复合粉末设计与涂层

利用球磨法将Al粉添加到亚微米结构WC-12Co粉末中,设计并制备了具有Al2O3原位合成特性的纳米结构WC-Co-Al粉末。XRD分析显示球磨10h、30h和50h后的粉末中WC平均晶粒尺寸为93.1nm、39.0nm和44.8nm。超音速火焰（HVOF）喷涂时,WC-Co-Al粉末比球磨前WC-12Co粉末扁平化更好,涂层孔隙率为0.57%,比WC-12Co涂层（1.62%）更低。粉末中的Al元素与氧气反应原位生成了Al2O3硬质陶瓷颗粒,有效抑制了WC的氧化脱碳。WC-Co-Al涂层显微硬度为1298?3HV0.1,比WC-12Co涂层高出约36%,这得益于Al2O3颗粒的增强效应,WC晶粒纳米化和孔隙率降低。     

具备原位合成Al_2O_3的WC复合粉末与涂层的设计及制备

利用球磨法将Al粉添加到亚微米结构WC-12Co粉末中,设计并制备了具有Al2O3原位合成的纳米结构WC-Co-Al粉末。XRD分析显示球磨10、30和50 h后的粉末中WC平均晶粒尺寸为93.1、39.0和44.8 nm。超音速火焰(HVOF)喷涂时,WC-Co-Al粉末比未球磨的WC-12Co粉末扁平化更好,涂层孔隙率为0.57%,比WC-12Co涂层(1.62%)更低。粉末中的Al元素与氧气反应原位生成了Al_2O_3硬质陶瓷颗粒,有效抑制了WC的氧化脱碳。WC-Co-Al涂层HV_(0.1)显微硬度为12.98±0.73 GPa,比WC-12Co涂层提高约36%,这得益于Al_2O_3颗粒的增强效应,WC晶粒纳米化和孔隙率降低。     

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。     

含MoS2的超音速喷涂WC-10Co-4Cr复合涂层摩擦性能研究

利用超音速火焰喷涂方法,以WC-10Co-4Cr为基体,添加MoS2以制备WC- 10Co-4Cr/MoS2自润滑复合涂层;对比分析了添加不同含量MoS2涂层的微观组织结构和物相;重点进行了摩擦磨损试验,研究润滑相MoS2对超音速喷涂WC涂层摩擦学特性的影响机理.研究结果表明:引入的MoS2一少部分转化成新态,其余则进入WC涂层空隙中,在摩擦过程中形成润滑膜起到润滑作用,并有效地降低了摩擦因数,使摩擦磨损过程中温升降低,有效减少热损伤,提高了涂层的耐磨性能;WC-10Co-4Cr/MoS2复合涂层具有很好的自润滑性,w(MoS2)15％时WC-10Co-4Cr/MoS2复合涂层的摩擦磨损性能最佳.     

在H13钢上超音速火焰喷涂制备WC-10Co-4Cr和Cr_3C_2-25NiCr涂层的性能比较（英文）

在H13钢基体上采用超音速火焰喷涂方式制备一定厚度的WC-10Co-4Cr和Cr_3C_2-25NiCr涂层。为了增加WC-10Co-4Cr涂层的热稳定性,在涂层和基体之间加喷了NiCr喷涂粉末。研究了这两种硬质合金涂层的表面及横截面的微观形貌、抗热震性和耐磨损性能。从热力学的角度解释了两种涂层中出现的碳扩散现象。Cr_3C_2-25NiCr涂层的结合强度(64.40 MPa)和WC-10Co-4Cr涂层的结合强度(61.69 MPa)基本相同。通过摩擦磨损试验研究发现,两种涂层在600℃的摩擦因数均比在500℃时的小,Cr_3C_2-25NiCr的耐磨损性能比WC-10Co-4Cr的要好。     

不同颗粒致密度WC-10Co-4Cr涂层的耐腐蚀性能

在300 M钢表面上,利用超音速火焰喷涂技术将两种不同颗粒致密度的WC-10Co-4Cr粉末制成涂层.利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计分析涂层的微观组织,通过极化试验和浸泡试验分析涂层的耐腐蚀性能.结果表明,高颗粒致密度粉末制备的WC-10Co-4Cr涂层孔隙率为1.52％,是低颗粒致密度粉末制备涂层的1.95倍;在3.5％ NaCl溶液中,高颗粒致密度粉末制备涂层的耐蚀性较差,腐蚀电流密度是低颗粒致密度粉末制备涂层的2.67倍.低颗粒致密度粉末制备的涂层孔隙率低,对基体的保护性较好.     

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。     

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。     

超音速火焰喷涂微、纳米结构WC-10Co4Cr涂层及其性能

采用超音速火焰喷涂技术（HVOF）在06Cr13Ni4Mo不锈钢基体上分别制备了微米结构、纳米结构WC-10Co4Cr涂层。通过X射线衍射仪（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）表征和分析了不同结构WC-10Co4Cr涂层的物相组成、微观组织结构,并对涂层的显微硬度、孔隙率、结合强度、抗冲蚀性能进行了对比,探讨了涂层泥沙冲蚀机理。结果表明：HVOF制备的纳米结构 WC-10Co4Cr涂层组织致密,孔隙率更低,涂层的显微硬度、结合强度高于微米涂层,冲蚀质量损失量也小于微米涂层;纳米结构细化了涂层晶粒,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,有利于涂层的抗泥沙冲蚀性能。     

步进距离对HVAF喷涂WC-10Co-4Cr涂层孔隙率和显微硬度的影响

采用超音速火焰喷涂HVAF技术以WC-10Co-4Cr为原料,在7A04铝合金表面制备WC-10Co-4Cr耐磨陶瓷涂层。通过扫描电镜对涂层形貌及孔隙率进行了研究,利用显微硬度仪对涂层硬度进行测量。通过以上实验分析了不同步进距离对HVAF喷涂WC-10Co-4Cr涂层孔隙率的影响。结果表明,通过HVAF技术加工的WC-10Co-4Cr涂层与7A04铝合金基材结合良好,且随步进距离的增加,涂层孔隙率随之增大,涂层硬度随之降低。     

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%。     

粉末尺寸和喷涂工艺对超音速火焰喷涂WC-10Co-4Cr涂层冲蚀磨损性能的影响

对2种不同粒度的WC-10Co-4Cr粉末,在不同超音速火焰(HVOF)喷涂工艺参数条件下制备涂层。采用正交回归试验方法研究了喷涂工艺对HVOF WC-10Co-4Cr涂层耐冲蚀性能的影响,并探讨了粉末尺寸对涂层耐冲蚀性能的影响。采用扫描电镜观察涂层的冲蚀表面形貌,以分析涂层的冲蚀机理。结果表明:粉末尺寸、丙烷气体流量、氧气流量和喷涂距离对HVOF WC-10Co-4Cr涂层耐冲蚀性能有较大影响。在正交试验的结果基础上,建立了冲蚀磨损率与喷涂工艺参数之间的二次回归方程。在低角度冲蚀时涂层的冲蚀机理主要是犁削磨损,而大角度冲蚀时主要是喷涂粒子的层间剥落。     

ZG06Cr13Ni4Mo不锈钢超音速火焰喷涂WC-10Co-4Cr涂层的抗磨蚀性能

采用超音速火焰(HVOF)热喷涂工艺,在ZG06Cr13Ni4Mo不锈钢上制备了纳米WC-10Co-4Cr涂层。利用压痕法和灰度法分别测试了涂层的显微硬度和孔隙率,并利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电子万能试验机和磨蚀试验机分别对涂层的相结构、表面形貌、结合强度和抗磨蚀性能进行了分析和测试。结果表明,获得的WC-10Co-4Cr涂层的平均显微硬度和结合强度高,分别达到1 435HV0.2和70.4 MPa,组织结构致密。相对于ZG06Cr13Ni54Mo不锈钢,纳米WC-10Co-4Cr涂层具有优异的抗磨蚀性能,其抗磨蚀性能是ZG06Cr13Ni54Mo不锈钢的10倍以上。