HVOF碳化钨金属陶瓷涂层对基体疲劳性能影响的研究现状

由超音速火焰喷涂（HVOF）制备的碳化钨金属陶瓷涂层,具有接近完全致密、结合强度高、硬度高等优势。本文综述了金属表面HVOF碳化钨金属陶瓷涂层疲劳寿命影响的研究现状,并分析了产生疲劳裂纹的原因,影响疲劳寿命的原因有涂层与基体的性能差异、喷砂引入的缺陷、残余应力及涂层制备工艺等的影响。改进措施有涂层设计、基体不做喷砂或喷丸替代喷砂等改变前处理工艺、获得或提高涂层压应力、减少碳化物的分解、合理的工艺参数（如高的速度）、合适的涂层厚度、选用高含量粘结物的碳化钨金属陶瓷粉末、合适的涂层后处理方法等措施。     

采用Cr3C2-NiCr和WC-CoCr粉末的HVOF处理

磨损是工业上导致零件和装备失效的三个主要问题中的一个。人们在不断探索改善零件性能的潜力,提出新的技术,力图提高零件的使用寿命,降低运作成本。由此看来,电镀及涂覆技术是很重要的。人们已经采用传统的镀硬铬来改善耐磨性（或）耐蚀性,然而电镀过程中会产生有害的致癌物质六价铬,致使其应用受到了越来越大的限制。因此,必须鉴别和研发无毒的、非致癌的和对环境友好的涂覆材料和工艺。其中用本文所述的HVOF工艺涂覆的“陶瓷合金”（Cr3C2NiCr-WC-CoCr）前景最被看好。用光学和电子显微分析法、X射线衍射法、密度和显微磨料磨损试验标征了用这种工艺获得的涂层的特性。从总体上看,WC-CoCr涂层的性能最好,由此可以认为,它是一种前景广阔、可以替代电镀硬铬的涂覆技术。     

先进新型的WC和粘结剂粉末牌号—性能及应用

本文论述了先进的WC和新型的Fe/Ni/Co粉末的性能及应用,特别注意的重点是：（1）细晶和高烧结活性的Fe/Ni/Co粉末和（20在WC－100wt%Co0硬质合金结构中能获得线性截距平均值为100－130nmWC晶粒的超WC粉末,已表明新型粉末的质量,独特的特征及性能对于获得极好和改善性能的硬质合金和金刚石刀具是关键因素。在粉末性能,烧结行为与硬质合金结构和性能之间的许多关系业已确立。除了其它众所周知的参数外,晶格显微结构以及新型粉末的混合晶相,已表明至于刀具材料的优化烧结,结构形成和性能改善是必需的。     

碳化钨硬质合金的耐腐蚀性

我们用一种硅胶水溶液料浆对由钴、镍和铬混合物组成的具有不同粘蛄相的碳化钨系列硬质合金进行了耐腐蚀试验。运用电动势技术研究了这些硬质合金的极化特征。粘结剂成份的不同会影响硬质合金的属性及耐腐蚀性能，还影响耐腐蚀性的协合效应。纯镍粘结剂本身所固有的抗腐蚀性并不会增加硬质合金的耐腐蚀性，但与纯钴粘结剂牌号相比较，我们发现镍—铬—钴牌号更适合用来改进耐腐蚀性能。本文对含Ni—Cr—Co基粘结剂硬质合金和纯粘结剂金属牌号的性能及特性进行了比较，纯金属牌号的成份与相应硬质合金粘结相的成份相近。还解释了与成份和机械性能相关的特性的差别。     

不同工艺条件下粗颗粒碳化钨金属陶瓷复合层的耐磨性研究

本文系统研究了激光熔覆粗颗粒WC金属陶瓷复合层的干砂磨粒磨损性能，并与氢原子堆焊粗颗粒WC管装焊条、氧乙炔焰堆焊粗颗粒WC复合焊条所得到的金属陶瓷复合层的耐磨性进行了对比。结果表明激光熔覆金属陶瓷复合层的耐磨性远远优于上述常规堆焊工艺。其主要原因是由于激光熔覆层中碳化钨颗粒烧损程度低与硬度高所致。     

碳化钨/高锰钢堆焊层的制备工艺及耐磨性能

采用氧乙炔焰在Q235钢基体上制备碳化钨/高锰钢堆焊层,通过调节碳化钨的种类、粒度和含量来对比组织、性能上的差异。试验结果表明,在堆焊层中碳化钨颗粒分布均匀,颗粒周围产生共晶组织,且堆焊层的硬度随着碳化钨颗粒的数量、碳化钨颗粒尺寸的增加而上升;耐磨性随着碳化钨颗粒度的减小和碳化钨数量的增加而增加,其含量达到40%时为最佳,经冲击强化后堆焊层性能进一步提升。     

粉末结构对HVOF喷涂WC-Co涂层组织性能的影响

选用4种不同WC尺度的WC-12Co粉末作为初始喂料,通过超音速火焰喷涂系统(HVOF)制备了涂层。考察了不同粉末结构对涂层沉积过程的脱碳行为和涂层组织性能的影响。结果表明:WC颗粒尺寸减小加剧了涂层脱碳行为,涂层中W2C含量增加,粘结相非晶化现象明显,涂层硬度增加,但是当WC颗粒尺寸减小到纳米尺度时,韧性下降。双峰结构涂层表现出最好的韧性同时兼备较高的硬度。     

超细碳化钨钴复合粉末的合成

报导了超细碳化钨钴复合粉末的合成方法．作者用一种新的，可通用的，分步热解—热化学转化工艺成功地合成了超细碳化钨钴复合粉末，并用扫描电子显微镜，X射线衍射，透射电子显微镜和差热分析对超细碳化钨钴复合粉末及其中间产物进行了测试分析．结果表明，这种方法合成的碳化钨钴复合粉末具有良好的综合性能及超细的平均晶粒度（＜200nm）．     

碳化钨颗粒增强高锰钢基堆焊材料组织及耐磨性能的研究

为提高高锰钢堆焊层在低冲击或静载磨损条件下的耐磨能力,采用堆焊方法制备了碳化钨颗粒增强高锰钢基耐磨材料,并对焊层的微观组织及耐磨性能进行了分析。结果表明,适当的碳化钨颗粒加入量可获得碳化钨-高锰钢堆焊层,焊层中碳化钨颗粒分布均匀,界面结合良好,堆焊材料与单纯高锰钢焊层相比,抗静载磨损能力大幅度提高。     

钒对铁基碳化钨耐磨堆焊层组织和性能的影响

在自研制的碳化钨管状药芯焊条中添加不同含量的钒元素（0%~3%）并制备堆焊合金,通过SEM,XRD,EDS等研究分析手段,研究不同钒含量对碳化钨耐磨层组织性能的影响规律.结果表明,钒含量与堆焊层中碳化钨颗粒的溶解程度密切相关,钒优先将碳化钨颗粒分解出的碳原子以碳化钒形式固定,从而抑制了碳化钨颗粒的分解,钒元素含量决定了碳化钨溶解的强弱,含有2%钒元素的堆焊层中生成适量碳化钒有效抑制了碳化钨的溶解.钒元素的加入还能强化碳化钨堆焊层基体金属的硬度,降低堆焊层中碳化钨颗粒剥落的风险,有效提高了堆焊层的耐磨性.     

蓝钨物理性能对钨粉和碳化钨粉性能的影响

仲钨酸铵(APT)对蓝钨性能影响较大,而蓝钨物理性能对钨粉和碳化钨粉的性能影响也较大,通过对APT煅烧前或煅烧后进行特殊处理优选蓝钨原料,可以制取优质碳化钨粉。     

氩气保护下碳化钨对镍基合金熔覆层组织及耐磨性的影响

目的改善Q235钢板的耐磨性,以取代65Mn在振动筛筛板中的应用。方法采用电阻丝加热非真空熔覆技术,在氩气保护条件下于Q235钢表面制备碳化钨/镍基合金复合熔覆层。通过SEM和XRD观察分析熔覆层与基体的结合方式、碳化钨分布、熔覆层组织及相组成,通过硬度测试及磨损试验,分析碳化钨对熔覆层耐磨性的影响。结果熔覆层与钢基体达到冶金结合。熔覆层主要由奥氏体、碳化钨、碳化物及硼碳复合化合物等相组成,碳化钨弥散分布其中。当碳化钨用量为熔覆粉末总质量的35%时,熔覆层硬度为47.3HRC,磨损率为0.08 mg/m,约是钢基体耐磨性的5倍,65Mn耐磨性的4倍。结论采用氩气保护制备的碳化钨熔覆层与基体结合良好,提高了钢基体的耐磨性。     

APT煅烧工艺对WC质量的影响

从粒度均匀性和聚集团粒量讨论了APT煅烧成WO3时的煅烧工艺对WC质量的影响,分析了引起WC粒度均匀性和聚集团粒的原因,并提出了较佳煅烧工艺。     

Influence of Granularity and Content of Tungsten Carbide by Surfacing with Flux-cored Wire on Structure and Wear Resistance

The wire was made with foundry tungsten carbide particles as core. Iron-based tungsten carbide wearable composite coatings of different granularity and content on mild steel were prepared by the method of MIG welding. Microstructure of the welded coating was investigated. Surface hardness and wear resistance to rubber wheel were tested. The results indicate that the small particles dissolved more, which separate out with net on crystal boundary. As a result the hardness and wear resistance of that matrix are relative higher. The big particles dissolved less and tree crystal separates out along particles. The gaps of particles are big and the particles tend to fall off when the coating is worn. So the hardness and wear resistance of the matrix are relative lower. The admixture with 80% big particles and 20% small particles has the best wear resistance and its wear resistance is quintupling of that of quenched 45 steel. With particles content up to 50wt%, the hardness and wear resistance increase.     

碳化钨和碳化钒在固相钴中的固溶研究

分别以BET粒度为0.15μm和0.23μm的碳化钨粉末与钴湿磨压制制备成WC-90%Co试样条,分别以Fsss粒度为1.0μm和1.5μm的碳化钒粉末与钴湿磨压制制备成VC-95%Co试样条。将以上四种试样条分别于1 100、1 150、1 200℃进行真空烧结,将烧结后的试样条研磨抛光后采用X衍射仪和扫描电镜研究碳化钨和碳化钒在固相钴中的固溶情况。研究结果表明:两种粒度的WC均于1 150℃逐渐溶解到Co中形成γ-固溶体,其固溶度随温度升高而增大,1 200℃固溶完全;两种粒度的VC粉末于1 100℃逐渐溶解到Co中形成γ-固溶体,1 150℃固溶完全。     

钨粉分级在粗晶碳化钨粉生产中的应用

晶粒粗大且均匀的碳化钨粉一直是粗晶硬质合金制造者的迫切需要,本文通过对钨粉分级再碳化工艺的研究,有效解决粉末夹粗夹细现象,制造粗晶碳化钨粉。试验表明,此方法制造的粗晶合金结构均匀,性能优越。     

粗晶碳化钨粒度对WC-Co合金晶粒度的影响

选用供应态分别为30μm和12μm的二种粗颗粒WC粉末,研究不同方法表征的粉末粒度与合金晶粒度的关系。结果表明:三种粉末粒度测定方法给出的结果都呈现粒度越粗合金的晶粒度也越粗的规律。粗颗粒WC的研磨态粒度与合金的晶粒度相当接近,金相法测得的12μmWC的晶粒分布与所制备的合金的晶粒度的一致性比30μmWC制备的合金要好。粗晶WC研磨态的Fsss粒度可以用于评价粗晶WC晶粒度,也可以预测WC-Co合金的晶粒度。     

氢气脱蜡工艺与原料WC碳量的选择

将不同碳含量碳化钨配制的钴含量为11%左右的硬质合金石蜡混合料压制成压坯,将压坯置于一体化ZKL-16氢气脱蜡真空烧结炉和真空脱蜡真空烧结炉中,采用氢气、氮气、真空三种脱蜡方式分别进行脱蜡后真空烧结,烧结后的合金进行检测分析,比较发现采用氢气脱蜡真空烧结工艺可采用饱和碳化钨。在氢气脱蜡工艺下,研究了各工艺参数对脱蜡效果的影响,以确定氢气脱蜡条件下矿用硬质合金原料WC碳量的选择。结果表明,采用饱和碳含量6.13%的WC作为原料,经氢气脱蜡真空烧结,可生产出合格的硬质合金。     

线切割加工硬质合金模具的WC浸出机理及抑制研究

快走丝线切割工作液组成包括水、基础油、表面活性剂、爆炸剂、防锈剂、缓蚀剂、极压剂、防腐剂等,而碳酸钠是一种常用的防锈剂。本文采用实验研究与理论分析相结合的方法,通过硬质合金的浸泡实验与实际切割实验,借助扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDX)等设备,研究了碳酸钠对硬质合金中WC浸出的影响。研究结果表明:在硬质合金的线切割加工过程中,由于高温的作用,硬质合金表面的WC会由于氧化作用而生成三氧化钨,加入碳酸钠后,溶液为碱性环境,易生成钨酸根离子,三氧化钨的氧化溶解程度加剧。三氧化钨脱落之后,内层的WC继续氧化溶解促使了W的浸出,从而降低了硬质合金的硬度、耐磨性和使用寿命。在工作液中添加硼砂、油酸三乙醇胺和苯并三氮唑能够有效抑制WC的氧化溶解,减少W的浸出。