制备参数对氧化铌涂层晶相成分与结合性能的影响

为探讨制备参数对直流反应溅射氧化铌涂层晶相成分与结合性能的影响规律,采用不同的氧气流量、功率和沉积时间,通过直流反应溅射技术在AZ31镁合金表面制备了氧化铌涂层。利用X射线衍射仪和X射线光电子能谱仪对涂层进行表征,采用划痕仪测定了涂层的结合力。结果表明：当氧气流量为0.5~3.0 mL/min、功率为60~100 W、沉积时间为3~7 h时,制备参数对氧化铌涂层的晶相结构和化学价态没有影响,但是对涂层的结合性能影响显著。涂层结合力随氧气流量的增大而减小,随溅射功率和沉积时间的增加而先增大后减小。当溅射功率为80 W（W3试样）和沉积时间为300 min（T3试样）时,涂层的结合力分别为最大。     

弧电流对多弧离子镀TiAlN涂层表面形貌和性能的影响

为优化TiAlN涂层的沉积参数,采用多弧离子镀技术在不同弧电流条件下于锆合金表面制备TiAlN涂层。利用扫描电子显微镜、能量色散X射线谱、高温热处理炉、划痕仪和X射线衍射仪分析弧电流对TiAlN涂层表面形貌、元素成分、高温抗氧化性、膜基结合力及物相结构的影响。结果表明:随着弧电流的升高,TiAlN涂层表面大颗粒数目逐渐增多,但涂层变得更加致密、孔隙率逐渐降低;弧电流为70 A时所制备的涂层高温抗氧化性能最好;膜基结合力随着弧电流的增加呈现出先增大后减小的趋势,弧电流为60 A时所制备的涂层膜基结合力最大,为32 N;弧电流为50 A时,涂层中物相Ti3AlN在(111)晶面、物相AlN在(100)晶面表现出择优取向。     

奥氏体不锈钢渗氮&物理气相沉积复合改性层的组织及性能

通过辉光离子渗扩技术对316L奥氏体不锈钢进行了不同温度下的离子渗氮处理,之后采用物理气相沉积技术在渗氮层外表面制备一层CrN涂层,检测不同温度下离子渗氮+物理气相沉积复合涂层的结合力、硬度、耐磨性和耐蚀性,并对其显微组织和物相进行了观测与分析.结果表明:奥氏体不锈钢不同温度渗氮+物理气相沉积复合改性层的组织随渗氮温度的升高从S相(内层)+CrN涂层(外层)转变为不同程度硬质相析出层(内层)+CrN涂层(外层),不同类型的渗氮层与CrN涂层均有良好的结合力;不论是S相层还是硬质相析出层,经过PVD处理后均能在一定程度上提高渗层的表面硬度、耐磨性和耐蚀性,其中耐蚀性随着渗氮温度的升高逐渐变差,硬度和耐磨性随渗氮温度的升高而逐渐提升.     

喷涂气体温度对冷喷涂304不锈钢层组织结构与性能的影响

冷喷涂304不锈钢层耐腐蚀性能优良,而喷涂气体温度对涂层组织结构与性能影响较大。采用不同温度的喷涂气体,在低碳钢表面冷喷涂304不锈钢层,探讨了喷涂气体温度对涂层相结构、致密度、厚度、硬度、内聚结合力以及沉积率的影响。结果表明：提高喷涂气体温度对304不锈钢涂层的物相无影响,不会使涂层明显氧化;随喷涂气体温度升高,喷涂...     

负偏压对纯Cr涂层表面液滴及涂层结合力的影响

采用多弧离子镀技术于不同负偏压条件下在锆合金表面沉积纯Cr涂层。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和划痕仪分析了纯Cr涂层表面形貌和择优生长取向变化规律,并对涂层膜基结合力进行表征。结果表明:负偏压不同,纯Cr涂层上液滴分布和择优生长取向都有较大的影响。其中随着负偏压的增加,纯Cr涂层表面液滴的数量和尺寸先减少后增加的趋势,同时纯Cr涂层晶体择优生长趋势由(200)晶面转向(110)晶面;纯Cr涂层的膜/基结合力随负偏压的增加逐渐增大。     

微弧氧化时间对铝合金陶瓷涂层结构和耐磨性的影响

铝合金微弧氧化陶瓷涂层结构致密,与基体结合牢固,具有良好的耐磨、耐蚀和电绝缘性能,应用前景广阔.采用微弧氧化工艺在6063铝合金表面沉积了Al2O3陶瓷涂层,考察了不同微弧氧化时间对涂层的微观结构、显微硬度、结合力及摩擦磨损性能的影响.结果表明:在电流密度一定的条件下,处理时间对涂层组织结构和性能有着较大的影响,随着微弧氧化时间的延长,涂层中α-Al2O3与γ-Al2O3相的衍射峰明显增强,制备的涂层表面更加致密,孔隙减少,同时所制备的涂层具有高的显微硬度(平均1180 HV)和好的抗耐磨性能,涂层与基体间的临界载荷约为85N,即涂层与基体间有强的结合力.     

磁控溅射CrAlCN涂层的结构与性能研究

采用离子化增强磁控溅射设备在硬质合金(YG8)基体表面沉积CrAlCN涂层,通过控制碳靶电流的大小,从而改变涂层中的碳含量。沉积后的涂层进行了纳米硬度、扫描电镜、X射线衍射、电子能谱和洛氏硬度结合力检测。随着碳靶电流的升高,涂层中的碳含量呈线性上升,涂层由晶态逐渐转变为非晶态,当涂层中的碳含量达到某个临界值时,超过临界值的碳以脆性非晶态继续沉积在涂层表面,其硬度低,韧性差,导致涂层的结合力与硬度下降。     

硬质合金刀条AlCrN硬质膜性能的研究

目的采用阴极多弧离子镀膜设备制备Al Cr N薄膜,研究适合实际工况的膜层性能和厚度。方法利用工具显微镜、扫描电子显微镜检测并分析涂层表面和截面形貌;使用洛氏硬度计、HV显微硬度计、球磨仪检测分析涂层膜基结合力以及涂层厚度对结合力、涂层显微硬度和使用寿命的影响。结果涂层以Al Cr N/Cr N结构沉积,涂层表面呈波纹状,分布有大颗粒和凹坑,经钝化处理后,表面质量明显改善。涂层的显微硬度为HV2200~HV3700,在基体硬度不变的情况下涂层的显微硬度随涂层厚度的增加而增加。随着涂层厚度的增加,结合力先变好后变差,刀条实际使用寿命也有相同的变化趋势。结论硬质合金刀条的最佳涂层厚度为4.0~4.5μm。     

高温化学气相沉积TiC/Ti(CxN1-x)/TiN层的组织结构及摩擦磨损性能

Ti(CxN1-x)涂层具有硬度大、强度高、耐磨等性能,而目前采用化学气相沉积法在不锈钢表面制备Ti(CxN1-x)多层涂层的报道较少。用高温化学气相沉积法在316L不锈钢表面分别制备了TiN单层涂层和TiC/Ti(CxN1-x)/TiN多层涂层,比较分析了2种涂层的显微形貌、相结构、硬度、界面结合力及耐磨性能。结果表明:TiC/Ti(CxN1-x)/TiN多层涂层结构致密,厚约10μm;TiN单层及TiC/Ti(CxN1-x)/TiN多层涂层均提高了316L不锈钢的硬度、耐磨性;与TiN单层涂层相比,TiC/Ti(CxN1-x)/TiN多层涂层的显微硬度和界面结合力更好,摩擦系数更低,磨损量更小,耐磨减摩性能更好;2种涂层的磨损破坏机制较一致,主要为磨粒磨损和摩擦氧化。     

超音速火焰喷涂NiCr-Cr_3C_2涂层的组织结构与摩擦学性能

为进一步提高超音速火焰喷涂NiCr-Cr_3C_2涂层的性能,采用超音速火焰喷涂技术在AISI1045钢基体上制备NiCr-Cr_3C_2涂层。采用扫描电镜、X射线衍射仪分析了涂层的形貌、相结构及化学成分;测试了涂层的显微硬度、弹性模量、结合强度等;采用摩擦磨损试验探究了涂层的摩擦学性能,得出了摩擦系数随时间的变化曲线及涂层的摩擦磨损机理。结果表明:超音速火焰喷涂NiCr-Cr_3C_2涂层晶体结构复杂,含有单晶、纳米晶,还含有少量非晶相,且涂层结构致密,孔隙率低,显微硬度为916 HV3 N,弹性模量为248.671 GPa,结合强度为63 MPa;在不同载荷条件下,涂层的摩擦系数随时间变化趋势大致相同,且载荷越大,摩擦系数越低,磨损体积越大;载荷为20 N时,涂层磨损机制表现为黏着磨损,载荷增大到60 N时,涂层磨损机制过渡到磨粒磨损。     

超音速火焰喷涂及封孔处理对低合金钢抗中性盐雾腐蚀性能的影响

通过电化学极化测试和中性盐雾试验,研究了300 M低合金钢上空气助燃的超音速火焰喷涂(HVAF)WC/17Co、WC/10Co4Cr涂层及硅氟树脂封孔处理后的抗腐蚀性能,并和电镀硬铬(EHC)的性能进行对比.中性NaCl溶液电化学极化测试结果表明,涂层处理明显提高了低合金钢的腐蚀电位.400h中性盐雾腐蚀结果表明,基体和涂层处理后抗腐蚀顺序依次为:WC/10Co4Cr 封孔＞WC/10Co4Cr＞EHC＞WC/17Co 封孔＞WC/17Co＞基体.腐蚀后的SEM观察发现,腐蚀介质先腐蚀涂层中的粘结相,当其扩散到基材表面则优先腐蚀基体.     

超音速火焰喷涂WC-17Co涂层微观结构与性能研究

采用超音速火焰喷涂技术喷涂了两种不同WC颗粒尺寸的WC-17Co粉末.对制备的两种涂层的硬度、孔隙率、断裂韧性、结合强度和电化学腐蚀行为进行了测试.结果表明:具有亚微米结构WC颗粒的粉末制备的涂层,在硬度、孔隙率、断裂韧性方面具有一定优势,而含有大颗粒WC相的粉末制备的涂层在结合强度、腐蚀行为方面优势明显,这说明WC颗...     

Microstructure of Nanostructured WC-Co Coating Prepared by Thermal Spraying

Nanostructured WC-Co coatings were produced with Atmospheric Plasma Spraying (APS) and Low Pressure Plasma Spraying (LPPS). Microstructure characteristics and phase compositions of the coatings were studied by means of scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) respectively. The microstructure compositions were analyzed with EDS. During APS deposition the existence of oxygen causes the decarburization of the coating, and the coating was composed of melted area and the WC/12Co powder. Besides WC phase, there was W2C phase. However in the coating deposited by LPPS the content of oxygen was so low that there were a limit degradation of the WC/12Co powder. The coatings were made up of compact block and loosen porosity area. There were large quantities of nanostructure WC grains and a small quantity of microstructure WC grains presented in the coating. Besides WC phase, a little W2C and WC1-x or Co6W6C phases occured. Consideration of the characteristics of the highly porous, spherical-shell morphology of nano-WC/12Co power, heterogeneous melting and localized superheating of the power were two main factors which caused the microstructure and phase composition of nano-WC-Co coatings.     

Cr对超音速火焰喷涂WC-Co涂层抗中性盐雾腐蚀性能的影响

研究了超音速火焰喷涂(HVAF)WC-Co和WC-CoCr涂层的抗化学腐蚀性能。采用XPS对超音速火焰喷涂涂层的表面和内部进行了分析,在中性NaCl溶液中对涂层进行了电化学分析。结果表明,WC-Co中的粘结相Co主要呈金属单质,而WC-CoCr涂层中粘结相分别呈单质Co和Cr2O3。电化学极化测试表明,WC-Co涂层处理明显提高了基体的腐蚀电位,而添加Cr后则进一步提高了腐蚀电位。400 h中性盐雾腐蚀结果表明,WC-CoCr涂层的抗化学腐蚀性能优于WC-Co涂层的。腐蚀后的SEM表明,腐蚀介质先腐蚀涂层中的粘结相,当腐蚀介质扩散到基体中则优先腐蚀基体。添加少量的Cr在粘结相中形成了Cr2O3陶瓷钝化相,有利提高HVAF WC-Co涂层的抗腐蚀性能。     

WC/Co含量对Ni-WC/Co纳米复合镀层摩擦学性能的影响

为了探究Ni-WC/Co纳米复合镀层对材料表面摩擦学性能的影响,采用脉冲电沉积制备出Ni-WC/Co纳米复合镀层,研究镀液中WC/Co含量对复合镀层晶体结构、晶粒尺寸和硬度的影响;室温下,在MM-W1B立式万能摩擦磨损试验机上测试复合镀层的摩擦学性能,分析其磨损机理。结果表明:随着镀液中加入WC/Co颗粒含量的增加,复合镀层平均晶粒尺寸先减小后增大,硬度则是先增大后减小,镀层的摩擦系数和磨损速率都是先降低后升高;当WC/Co含量为30.0 g/L时,复合镀层的平均晶粒尺寸最小,硬度最高,摩擦系数和磨损速率最低,耐磨性能最佳,复合镀层表面只呈现出轻微划痕,是由磨料磨损造成的,没有犁削和黏着磨损的特征。     

等离子喷涂WC/18Co涂层微动磨损机理的研究

研究了等离子喷涂WC/18Co涂层的微动磨损机理,结果表明,涂层的微动磨损开始阶段以粘着磨损为主,涂层硬度高,抗粘着能力强,磨损轻微;稳定阶段以疲劳脱层和脆性开裂剥落为主,涂层脆性大,喷涂粒子间结合强度低,容易磨损。喷涂层内部的氧化物夹杂是造成涂层抗微动磨损能力不足的主要原因。     

Herstellung HVOF gespritzter,feinststrukturierter Cermetschichten unter Verwendung von feinen WC‐12Co Pulvern

Manufacturing of HVOF sprayed, finest structured cermet coatings using fine WC‐12Co powders The continuous increase in productivity and performance of modern sheet metal forming processes combined with the employment of novel, high strength materials cause high wear on tool systems. Coating technologies like thermal spraying provide a high potential to functionalize and to protect the surface of forming tools. However, it has to be ensured that the high shape and dimensional accuracy of the tool contour is preserved after the application of a wear protective coating. This aim cannot be achieved using currently applied, thermally sprayed coating systems with conventional, coarse grained microstructure. To solve this problem, novel finest structured coatings have been developed in this study by thermal spraying of fine WC‐12Co powders using the HVOF technique. For this purpose the influence of varying HVOF combustion gas compositions on the spray process as well as on the corresponding coating properties has been investigated. Next to a high surface quality the focus was placed on achieving coatings with high hardness and corresponding high wear resistance, low porosity as well as a good adhesive strength on the substrate material.     

爆炸喷涂WC-Co涂层结合强度的测量方法及喷涂工艺研究

设计了一种新的测量方法用于测量爆炸喷涂涂层与基体的结合强度，从理论上分析了这种方法拉伸面的临界尺寸，实验结果表明，对国产喷枪尺寸设计为2mm左右是合适的，爆炸喷涂涂层与基体的结合离最高可达143MPa.为避免喷涂过程中金属Co的损失，获得较好的显微形,爆炸气体中C2H2需要过量，O2/C2H2(摩尔比）为1．5左右较合适。     

An auger analysis of substrate-layer interactions in the chemical vapor deposition and activated reactive evaporation of TiC

A formalism for quantitative Auger analysis is developed to account for “matrix effects” and peak shape changes in WCTiCTa(Nb)CCo materials by including shape factors and a linear term in the inverse sensitivity factors of carbide single crystals and binary carbide alloys. Atomic concentration profiles are then obtained for carbon, titanium, W+Ta(Nb) and cobalt across the interface between WCTiC Ta(Nb)CCo substrates and TiC coatings deposited by chemical vapor deposition (CVD) and activated reactive evaporation (ARE). Phase compositions of the near- surface region of the substrate estimated from the atomic concentrations indicate that the concentration of carbon dissolved in the binder phase drops from approximately 28 at.% prior to deposition to approximately 10 at.% after the deposition by both processes of TiC coatings about 5 μm thick. The amount of binder phase near the CVD substrate surface was found to be approximately twice as great as that near the ARE substrate surface, probably because of significant transport of cobalt at the higher temperatures used for CVD.     

WC-10Co-4Cr涂层在不同温度酸与NaCl溶液中的耐腐蚀性能

为提高1Cr18Ni9Ti不锈钢在NaCl和酸溶液环境中的耐磨损性能,利用等离子喷涂制备两种晶粒WC-10Co-4Cr涂层,研究其在3.5%(质量分数,下同)NaCl溶液与酸溶液(pH=5.0)中的耐腐蚀性能。结果表明:涂层中含有WC,W_2C,W以及η相(Co_xW_xC)。两种涂层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电位均高于1Cr18Ni9Ti基体的腐蚀电位。在不同温度酸溶液(pH=5.0)中,纳米WC-10Co-4Cr涂层的电位差随温度的变化最小。涂层在NaCl和酸溶液中腐蚀机制分别为:WC-10Co-4Cr涂层表面吸附氧粒子与涂层中的Co和WC在3.5%NaCl溶液中形成电偶;在酸溶液中(pH=5.0),涂层中的Co溶解形成Co²⁺离子,和WC相直接形成电偶腐蚀,导致涂层表面出现孤立的WC颗粒。