不同过渡层对CrCN涂层性能的影响

利用多弧离子镀技术,以乙炔和氮气为反应气体,在316 L不锈钢和单晶硅基体上设计3种不同的过渡层（无过渡层,Cr,CrN）制备CrCN涂层,通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、纳米压痕仪、CSM划痕测试仪和UMT-3多功能摩擦磨损试验机等对3种涂层的微观结构、力学性能和摩擦学性能进行表征.结果表明： CrCN,Cr/CrCN及CrN/CrCN涂层的平均表面粗糙度分别为77.3 nm,74.5 nm及68.1 nm,整体表现出递减的趋势.CrCN,Cr/CrCN及CrN/CrCN涂层的结合力和硬度分别为20.5 N,43 N,61 N及17.4 GPa,21.4 GPa,24.1 GPa.较之于单层CrCN涂层, CrN/CrCN复合涂层的硬度及结合力提高最为显著,并对CrCN涂层起到强有力的支撑作用,从而在大气、去离子水、海水环境下表现出较低的摩擦系数及磨损率.     

喷涂距离对超音速火焰喷涂WC10Co4Cr涂层沉积效率及耐磨粒磨损性能的影响

以-45~+15μm WC10Co4Cr团聚烧结球形喷涂粉末为原料,采用GTV超音速火焰喷涂(HVOF)系统K2喷枪,通过改变喷涂距离(300、340和380 mm)制备3种涂层,应用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度计等表征涂层结构和性能。结果表明:随喷涂距离减小,WC10Co4Cr涂层孔隙率降低、显微硬度增加、耐磨粒磨损性能增强,但粉末的沉积效率降低;喷涂距离为300~380 mm时,WC10Co4Cr涂层的物相组成均为WC、W2C及少量非晶相;喷涂距离为300~340 mm时,WC10Co4Cr涂层显微硬度和耐磨粒磨损性能变化较小;结合磨损区域中心位置的微观结构、涂层物理性能和表面粗糙度变化,探讨WC10Co4Cr涂层的磨粒磨损和喷涂距离的影响机制。     

电弧离子镀ZrN/TiN涂层对烧结NdFeB的耐腐蚀及磨损性能的影响

为了提高粉末烧结磁体NdFeB的耐腐蚀性能和耐磨损性能,采用电弧离子镀的方法在其上沉积制备了ZrN/TiN多层涂层。观察涂层的成分与显微组织,分析了涂层对烧结磁体耐腐蚀性能及磨损性能的影响。结果表明:电弧离子镀氮化物多层涂层与烧结磁体生成一过渡层,膜基结合强度高;涂层提高了磁体的耐腐蚀倾向,降低了腐蚀电流,腐蚀速率降低2个数量级;磁体在5%盐水中10h后才出现失重,涂层保护效果明显;磁体表面涂层的硬度15～20GPa,摩擦系数0.5,耐磨损性能提高。     

磁控溅射法制备氧化铝/氧化锆双层复合涂层的氢渗透性能研究

采用射频反应磁控溅射法在316L不锈钢基底上沉积了Al2O3/ZrO2双层复合涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、显微划痕法分析了涂层的微观形貌、物相组成和膜基结合力,采用气相氢渗透装置对涂层的氢渗透行为进行了表征。结果表明,Al2O3/ZrO2涂层具有非晶氧化铝、氧化锆单斜相和四方相,涂层结构致密,呈柱状生长方式,厚度为320 nm。显微划痕结果表明,Al2O3/ZrO2涂层的膜基结合力为8.5 N,较氧化铝涂层有明显提高,氧化铝涂层的膜基结合力为4.5 N。此外,Al2O3/ZrO2涂层具有优异的阻氢渗透性能,其氢渗透阻挡因子在550~700℃温度范围内为206~950。Al2O3/ZrO2涂层的氢渗透激活能为132 k J·mol-1,高于单层氧化铝和氧化锆涂层的激活能,双层复合涂层的阻氢性能较单层涂层有明显提高。     

Zr4合金表面多弧离子镀TiAlSiN涂层的微观形貌与性能

采用多弧离子镀在Zr4合金基体上沉积TiAlSiN涂层,利用扫描电镜对TiAlSiN涂层形貌进行观察并测试涂层厚度;利用X射线衍射仪对涂层进行物相分析;利用显微硬度计测试涂层的维氏硬度;利用自动划痕仪测试涂层与基体的结合力;利用高温热处理炉进行800℃高温抗氧化实验和1 200℃淬火实验。结果表明:涂层表面有形似液滴的颗粒存在,涂层沉积呈断续的柱状晶,涂层厚度约为7μm;TiAlSiN涂层主要由Ti N,Al N和Si3N4物相组成;TiAlSiN涂层显微硬度达3 172.94 HV0.05,结合力为23 N;TiAlSiN涂层的试样氧化质量增加远低于基体本身的氧化质量增加;TiAlSiN涂层经过淬火后有脱落现象,增加过渡涂层Cr可以提高涂层结合力,消除涂层脱落现象。     

离子源辅助中频磁控溅射法在活塞环表面沉积CrN涂层

用热丝弧光放电离子源辅助的中频磁控溅射装置在单晶硅和渗氮钢质活塞环上沉积CrN涂层,并用X射线衍射、原子力显微镜和电子显微镜测量涂层的微结构,用显微硬度计和球盘式摩擦磨损仪测量涂层的硬度和摩擦性能。与常规的中频磁控溅射法相比,采用离子源辅助磁控溅射法制备CrN涂层的沉积速率提高30%以上,达到4.0μm/h。在靶基距为90 mm,氮气分压比为0.14的优化条件下,沉积在活塞环上的CrN涂层结构为CrN(200)取向,涂层厚度达到25μm,硬度高达17.85 GPa,平均摩擦因数为0.48。     

超音速火焰喷涂制备NiCr-Cr3C2涂层防固体颗粒冲蚀性能研究

用超音速火焰喷涂技术在10Cr9Mo1VNb耐热钢基体上制备了NiCr-Cr3C2耐冲蚀金属陶瓷涂层,620℃下用Fe2O3颗粒分别以210m/s和300m/s的速度对基体和涂层进行冲蚀实验;利用金相显微镜、显微硬度计、扫描电子显微镜、激光显微系统研究了涂层的金相组织、硬度、冲蚀形貌及元素分布;通过质量冲蚀率表征冲蚀结...     

弧电流对多弧离子镀纯Cr涂层组织性能的影响

采用多弧离子镀技术在锆合金表面制备了纯Cr涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和划痕仪分析了弧电流对纯Cr涂层表面形貌、物相结构以及膜基结合力的影响,并采用Image J图像处理软件对纯Cr涂层表面大颗粒分布进行统计和分析。结果表明,随着弧电流的增大,纯Cr涂层表面大颗粒尺寸先增大后减小,单位面积内大颗粒数目则先减少后增多,同时纯Cr涂层的择优生长趋势由(110)晶面变为(200)晶面,且纯Cr涂层与锆合金基材的膜基结合力先减小后增大。     

超音速火焰喷涂WC-12Co涂层的高温摩擦磨损性能

WC-Co-Cr是一类具有高硬度、耐磨损、耐腐蚀的金属陶瓷复合涂层材料,常用于工业生产中苛刻服役环境的工件表面防护。本试验采用超音速火焰喷涂(HVOF)技术在Q235钢表面分别制备了WC-12Co-4Cr和WC-12Co复合涂层。使用XRD、光学显微镜、SEM以及附带的EDS、显微硬度计分别对比研究了两组涂层的物相、微观形貌、元素分布、显微硬度和孔隙率。采用球盘式摩擦试验机重点研究两组涂层在常温(25℃)、300℃、600℃下的摩擦磨损性能。实验结果表明,加入Cr元素的WC-12Co-4Cr复合涂层的硬度为1050 HV0.5比WC-12Co涂层的995 HV0.5更高。常温和300℃下两组涂层的抗摩擦磨损性能基本相似,其中常温下WC-12Co-4Cr复合涂层的摩擦系数和磨损率分别为0.4、2.61×10^-17 m³ (N·m)^-1,磨损机制为磨粒磨损。而在高温(600℃)条件下磨损机制转变为粘着磨损且抗磨损性能显著优于WC-12Co涂层;摩擦系数为0.62、磨损率为1.1×10^-15 m^...     

WC-Co(Cr)超音速火焰喷涂粉末和涂层性能

采用喷雾造粒和真空烧结工艺制备粒度15~45μm的WC-12%Co(WC12Co)、WC-17%Co(WC17Co)、WC-10%Co-4%Cr(WC10Co4Cr)球形喷涂粉末,并采用超音速火焰喷涂(HVOF)法在同一喷涂参数下制备WC12Co,WC17Co,WC10Co4Cr涂层,应用金相显微镜、X-射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度计等表征粉末和涂层的结构和性能。结果表明:制备的3种碳化钨基喷涂粉末球形度高,流动性好(~13s/50g),松装密度接近(4.8~5.0 g/cm3),粉末物相均为WC和Co相,各粉末微观结构和物理性能均满足液体燃料HVOF喷涂要求;3种粉末制备的涂层的沉积率高(52%~55%)、孔隙率低(1.1%)、显微硬度高(1200~1 300 HV300g);各涂层脱碳程度小,涂层物相均为WC、W2C和非晶或纳米晶相;相同喷涂工艺下WC17Co、WC12Co、WC10Co4Cr涂层的耐磨粒磨损性能依次增强,同时WC10Co4Cr涂层具有较强的耐盐雾腐蚀性能。     

超音速火焰喷涂86WC-10Co-4Cr涂层的抗氧化性能

86WC-10Co-4Cr是WC基金属陶瓷涂层中最具代表性的一种涂层材料,WC基涂层材料的失效与其工作温度密切相关,研究86WC-10Co-4Cr涂层在空气中的氧化行为并得出其适宜的工作温度具有重要的意义。试验利用超音速火焰喷涂设备制备高致密度的86WC-10Co-4Cr涂层,利用X射线衍射、扫描电镜、显微硬度计等分析检测手段对涂层氧化前后物相、微观形貌及显微硬度进行表征,并对涂层材料的氧化机制和显微硬度下降原因进行了探讨。结果表明:粉末喷涂过程中会造成少量WC相脱碳和金属相非晶化;86WC-10Co-4Cr涂层在500℃以下具有优良的抗氧化性能,在500℃以上涂层氧化后孔洞增多且出现微裂纹,高温下涂层中的WC、W2C以及金属相Co与Cr与空气中的O2发生反应生成WO3、CoWO4和CrWO4;氧化后涂层的显微硬度随氧化温度升高而降低,涂层在540℃的显微硬度仅为566.76,与氧化前相比下降了54.07%,氧化物生成及孔洞和微裂纹的出现是导致涂层显微硬度明显下降的主要原因。     

紫铜上激光熔覆镍基自熔合金组织和性能研究

采用万瓦横流CO2激光器在紫铜表面熔覆镍基自熔合金熔敷层,并采用SEM、XRD、OM和显微维氏硬度计进行组织结构和硬度分析。结果表明:在紫铜表面完全可采用激光熔覆的方法制备镍基自熔合金的熔覆层,熔覆层与铜基体形成冶金结合,组织致密、晶粒细小、无裂纹、孔隙夹杂等缺陷,熔敷层内具有等轴晶、树枝晶及胞状晶等不同结构,并有WC、W2C、Ni3B等强化相颗粒。同时,与采用超音速火焰喷涂(HVAF)涂层进行对比,结果表明激光熔覆层硬度虽然低于喷涂涂层,但磨擦系数小,耐磨损性能有明显的提高。     

冷作模具钢表面的钒-钛复合渗工艺研究

以五氧化二钒为供钒剂、二氧化钛为供钛剂,采用不同时间进行Cr12Mo V冷作模具钢表面钒-钛复合渗,并研究显微组织、相结构、耐磨损性能和耐腐蚀性能。结果表明,复合渗温度890℃可以实现Cr12Mo V冷作模具钢表面钒-钛复合渗,复合渗涂层由VC、Ti C和少量的V_8C_7组成。为提高Cr12Mo V冷作模具钢的耐磨损性能和耐腐蚀性能,复合渗时间优选为7 h。     

占空比对多弧离子镀TiAlN涂层表面形貌和性能的影响

采用多弧离子镀技术在不同的占空比条件下于锆合金表面制备TiAlN涂层。利用扫描电子显微镜观察涂层的表面和截面微观形貌;利用能谱分析涂层的表面元素成分;利用箱式电阻炉测试涂层在800℃空气中持续进行3h的高温氧化性能;利用自动划痕仪在常温下测试涂层的膜基结合力;利用X射线衍射仪分析涂层的物相组成。结果表明:占空比可显著影响TiAlN涂层的表面和截面的微观形貌、元素成分比例、高温抗氧化性、膜基结合力及物相组成。随占空比增大,TiAlN涂层表面的大颗粒数目减少,表面质量得到改善,涂层的沉积速率先增大后减少,致密性一直增加;能谱分析表明Al元素与Ti元素质量比逐渐减小,Al元素与Ti元素的质量比值最大为2.437;占空比为50%时所制备涂层的高温抗氧化性能最好,膜基结合力最大,为32N;占空比为30%时,TiAlN涂层中Ti_3AlN表现出(111)晶面、AlN在(100)晶面择优取向,随占空比增加,物相无择优取向现象。以50%占空比的工艺参数镀TiAlN涂层表面质量较好,膜基结合力较强,高温抗氧化性能优良。     

电弧喷涂制备含非晶/纳米晶涂层及其性能研究

采用电弧喷涂技术,在低碳钢基体上制备了含非晶/纳米晶铁基涂层.利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪对涂层形貌、显微组织结构和相组成进行了研究.结果表明,涂层各区域的组织均匀一致,由熔融和半熔化状态的液滴的连续堆积而成层状,致密度高,孔隙率低,氧化物含量较少,并具有很高的硬度和耐磨性,显微硬度为1 393.52 HV0.1,同等试验条件下,涂层耐磨粒磨损性能为Q235钢的18.7倍.     

超音速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层在含Cl~-环境中的腐蚀行为

在Q235钢表面,采用超音速火焰喷涂(HVOF)技术制备了WC-10Co4Cr金属陶瓷涂层。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、万能试验机、显微维氏硬度计等设备对涂层的显微组织、成分、力学性性能进行研究。采用盐雾试验和电化学极化测试技术研究了WC-10Co4Cr涂层在含Cl~-环境中的腐蚀行为与电化学特性。结果表明,WC-10Co4Cr涂层组织均匀致密,涂层力学性能优异,结合强度平均值为71.03MPa,涂层平均显微硬度为1290.74HV0.3。盐雾试验384h后WC-10Co4Cr涂层表面生成了致密的腐蚀产物层,有效阻止了腐蚀介质的侵入,具有良好的长期防护效果。电化学测试结果表明,在含Cl~-环境中,WC-10Co4Cr涂层具有优异的耐腐蚀性能,能够对基体起到有效的保护作用。     

铁基Cr3C2复合涂层的组织及性能研究

利用空气燃料超音速火焰喷涂技术(HVAF)在D2钢表面制得Cr3C2-FeCrBSi复合涂层.借用光学显微镜(OM)、维氏硬度计、扫描电镜(SEM)、拉伸试验机及摩擦磨损试验机对复合涂层的显微结构、力学性能及摩擦磨损性能进行表征与测试,研究了不同比例纳米-微米Cr3C2陶瓷增强相对复合涂层组织结构及性能的影响.试验结果...     

Cr_3C_2-25NiCr对铁基激光熔覆层微观组织与性能的影响

利用同步送粉的激光熔覆技术,以铁基激光熔覆粉和Cr3C2-25NiCr为原料在中碳钢基材上制备耐磨熔覆层。通过扫描电镜（SEM）、能谱（EDS）、X射线衍射（XRD）、显微硬度计等分析检测手段和冲蚀试验,研究了Cr3C2-25NiCr颗粒尺寸对熔覆层组织结构、硬度、耐冲蚀磨损性能的影响。结果表明：添加小颗粒Cr3C2-25NiCr后熔覆层的显微硬度约提高25%,冲蚀失重降低约50%;添加大颗粒Cr3C2-25NiCr后熔覆层的显微硬度约提高50%,冲蚀失重降低约60%。     

爆炸喷涂Cr_3C_2-35NiCr涂层的组织及性能研究

采用爆炸喷涂技术(D-gun)制备Cr3C2-35NiCr涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)、电子探针(EPMA)、X射线衍射仪(XRD)对涂层微观结构、成分和相组成进行了分析,此外采用光学显微镜、显微硬度仪、拉伸试验机、摩擦磨损试验机等设备分别对涂层的孔隙率、硬度、断裂韧度、结合强度、磨损性能和热震性能进行了测试分析。试验结果表明:爆炸喷涂制备的Cr3C2-35NiCr涂层孔隙率为0.52%,显微硬度为HV803,断裂韧度为4.55MPa?m0.5,结合强度大于87.5MPa;涂层磨损性能和热震性能的测试结果表明,Cr3C2-35NiCr涂层室温摩擦系数为0.6,经受750℃下50次热震(水冷试验)无剥落。     

SiC 添加相对 NiCr-Cr3C2 金属陶瓷涂层高温磨损性能的影响

本文利用超音速火焰喷涂技术 (HVOF), 在 G20 钢表面制备了三种不同 SiC 掺杂含量 (5wt.%、 10wt.%、 15wt.%) 的 NiCr-Cr3C2 金属陶瓷复合涂层, 并探究掺杂含量对涂层微观结构、 力学性能和摩擦学性能的影响。 利 用扫描电镜、 显微硬度计、 拉伸试验机对涂层的微观结构和力学性能进行了表征, 使用球盘式摩擦磨损机对三种 涂层在 400℃下的磨损性能进行了对比研究。 结果表明掺杂 5wt.%SiC 的复合涂层具有最好的力学性能, 其显微 硬度达到 812HV, 结合强度达到 71MPa。 但随着掺杂量的升高, 涂层的孔隙率增大, 涂层力学性能下降。 涂层 的抗高温磨损性能随着 SiC 掺杂量的增加先升高后降低再升高, 其中掺杂 15wt.%SiC 的复合涂层磨损率最低, 其 值为 1.053× 10-12m3/N·m。 在高温磨损环境中, 掺杂 15wt.%SiC 的复合涂层表面形成的 Cr2O3、 SiO2 等氧化物阻隔 了磨损表面之间的直接接触, 使涂层表现出优异的抗高温磨损性能。