激光熔覆微-纳米WC复合涂层的干摩擦磨损性能

以微米和纳米12%Co-WC颗粒为增强相,自熔合金粉末Ni60B为粘结剂,采用激光熔覆的方法在45钢表面制备出微-纳米WC增强Ni基合金复合涂层;在MM200磨损试验机上与硬质合金磨轮进行了不同载荷和距离的干磨损试验.并利用SEM、TEM、X-射线、显微硬度计等手段分析熔覆涂层在磨损前和磨损后的显微组织和硬度,研究了各涂层在此干摩擦条件下的磨损机理.结果表明,纳米晶WC的加入能改善涂层的耐磨性能,当纳米级WC和微米级WC各为15%时,涂层耐磨性能最佳,但纯纳米晶WC增强涂层耐磨性不佳,其主要磨损破坏方式随涂层中WC晶粒尺寸变化而有所变化.     

激光熔覆Ni基微-纳米WC金属陶瓷涂层组织及干滑动磨损性能

在45钢表面进行添加微一纳米WC颗粒的镍基自熔粉末激光熔覆处理.得到不同Ni基WC合金涂层.对熔覆层进行显微组织观察、硬度测定以及室温千摩擦磨损试验.结果表明,纳米品WC的加入能改善涂层的耐磨性能,在本试验条件下,当添加的纳米级WC和微米级WC各为15%时.涂层耐磨性能最佳;但纯纳米晶WC增强涂层耐磨性不佳,其主要磨损破坏方式随涂层中WC晶粒尺寸变化而有所变化.     

激光熔覆添加纳米WC/Co合金粉末涂层的组织与抗裂性能

利用CO2激光宽带熔覆技术在45钢表面制备了添加纳米WC/Co-Ni基、WC/Co-Fe基熔覆层.用SEM、EDS、XRD进行观察和分析,对比研究了添加纳米WC/Co-Ni基、WC/Co-Fe基熔覆层的形貌、组织结构、强化相的形状及其分布.结果表明,Ni基熔覆层中物相主要为黑色(Fe,Ni)、B2Fe3Ni3基体上分布着WC、Cr2Fe14C等白色的碳化物相,而Fe基熔覆层中的白色碳化物相中有W2C、Fe3W3C.在优化的工艺参数下,通过连续控制微观结构要素,可以实现成分、组织的变化,获得无气孔、无裂纹的熔覆层.采用EVANS压痕法测得喷焊Ni基WC/Co复合陶瓷涂层断裂韧度K1C的平均值为9 MN·m-3/2,而在现有维氏硬度计最大载荷50 kg的情况下,激光熔覆添加纳米WC/Co合金粉末涂层得到的熔覆层仍无裂纹出现,证实了激光熔覆添加纳米WC/Co合金粉末涂层的抗裂作用.     

纳米WC增强Ni基合金喷熔层组织结构与抗磨粒磨损特性

目的研究纳米WC对Ni基合金喷熔层抗磨粒磨损性能的影响。方法采用扫描电镜、X射线衍射分析了氧乙炔火焰喷熔Ni基合金层和两种不同结构WC增强Ni基合金喷熔层的微观组织和相结构,并通过磨粒磨损试验平台对三种涂层进行磨损性能测试。结果纳米WC粉末的加入,能有效提高喷熔层的宏观硬度。通过组织分析得出纳米WC增强Ni基喷熔层中除含有γ-(Ni,Cr)固溶体、Cr的碳化物、硼化物以及微米级WC颗粒之外,还含有一定量的纳米WC团聚体和少量高硬度的W_2C相。磨粒磨损实验结果显示,纳米WC增强Ni基喷熔层的磨损失重分别为Ni60和NiWC35涂层失重的56%和73%。对比磨损后涂层的表面微观形貌可知,纳米WC颗粒在涂层中能有效降低磨粒压入喷熔层的深度,从而控制磨粒对喷熔层的犁削量。结论纳米WC增强Ni基合金喷熔层中含有的γ-(Cr,Ni)固溶体、Cr_(23)C_6、Cr_7C_3、Cr_3Ni_2及未熔化的WC颗粒和WC脱碳形成的W_2C等硬质相,使镍基自熔合金涂层的硬度有较大提高,同时也大大提高了涂层的抗磨粒磨损性能。     

WC对激光熔覆层组织及耐磨耐冲击性的影响

激光熔覆Ni基合金涂层具有良好的综合性能,但耐磨与耐冲击性能仍有待提高。分别采用含微米与纳米WC颗粒的Ni基粉末激光熔覆制备WC/Ni涂层,研究两种WC颗粒对Ni基涂层组织及耐磨耐冲击性的影响。利用SEM与XRD对涂层进行微观组织分析,利用高速摄像机分析熔覆过程中的熔池形态。采用磨损试验机、夏比冲击试验机对涂层进行耐磨性与耐冲击性测试。纳米WC对熔池流动的促进作用强于微米WC,并使涂层组织得到更显著的细化。由于微米WC与Ni45涂层结合紧密,磨损试验中能有效抵抗配磨件微凸体的切削,最终显著增强涂层耐磨性,磨损率较Ni45涂层降低88.38%。但微米WC的高脆性不利于涂层耐冲击性的提高,冲击韧性仅为Ni45涂层的91.28%。由于纳米WC在细化晶粒的同时会弥散分布于晶界与共晶区,在磨损过程中阻碍位错运动,抑制晶粒塑性变形,进而减弱配磨件对涂层的切削,提高涂层耐磨性,磨损率较Ni45涂层降低53.43%。由于在晶界与共晶区的纳米WC会阻碍裂纹扩展并改变扩展方向,进而提高形成贯穿裂纹的能量,增加涂层断裂所需的冲击功,使涂层耐冲击性得到显著提高,冲击韧性较Ni45涂层提高13.37%。通过有限元分析可知,在冲击过程中涂层中的高脆性微米WC会形成高应力集中,证明其对涂层耐冲击性具有不利影响。而纳米WC能降低位错的不均匀滑移,缓解位错堆积,进而有效分散涂层在冲击过程中形成的应力集中,证明其能显著提高复合涂层的耐冲击性能。研究证明,纳米WC能实现涂层耐磨性与耐冲击性的同步提升。     

激光功率对激光熔覆WCP/Ni基金属陶瓷涂层的组织与磨损性能的影响

研究了3种不同功率(1．8kW、2．2kW、2．6kW)对激光熔覆WCp／Ni基金属陶瓷涂层的组织与磨损性能的影响．选择合适的激光功率(2．2kW)，可以获得WCp均匀分布并与基体合金结合良好的WCp／Ni涂层．激光熔覆过程中WC颗粒与基体合金界面间发生了扩散反应溶解，导致未熔WC颗粒周围形成了块状的富W碳化物，功率较高时更加明显．激光熔覆WCp／Ni基涂层由未熔WC颗粒，块状或枝晶状的富W碳化物，杆状的富Cr碳化物以及其间的γ枝晶固溶体及其共晶组织所组成．不同激光功率下的WCp／Ni涂层的显微硬度与耐磨性均远高于Ni60涂层，其中2．2kW功率的WCp／Ni基涂层的显微硬度最高，耐磨性最好。     

激光熔覆Co+Ni/WC复合涂层的组织和磨损性能

在低碳钢表面激光熔覆了钴基合金涂层(Co60)以及添加不同含量镍包WC(10%,20%,质量分数)的Co Ni/WC复合涂层,比较研究了几种涂层的组织与磨损性能.结果表明,Co60涂层主要由初生γ-Co枝晶及其间的共晶组织γ Cr23C6组成;Co Ni/WC涂层主要由未熔WC,γ-Co枝晶及细小的共晶组织组成,主要组成相有γ-Co,Cr7C3,Co3W3C和未熔WC等.添加WC改变了Co60涂层的定向枝晶生长模式,并细化了枝晶组织.且WC加入量提高,效果越明显.激光熔覆过程中WC颗粒与钴基合金界面间发生了扩散反应溶解,镍包覆有助于WC的残存.与Co60涂层相比,Co Ni/WC复合涂层的硬度与耐磨性均明显提高,Co 20%WC涂层的抗磨损性能提高1倍以上.     

激光熔覆制备NiCr/Cr3C2-WS2-CaF2复合材料涂层

以NiCr/Cr3C2-WS2-CaF2复合合金粉末为原料,采用激光熔覆技术,在1Cr18Ni9Ti不锈钢表面制备了高温自润滑耐磨复合材料涂层。采用XRD、SEM和EDS等手段对所制备复合涂层的显微组织进行了分析,并分别测试了涂层在室温、300℃、600℃时的干滑动磨损性能。结果表明:该复合涂层由γ-(Ni,Fe)固溶体基体、Cr7 C3/WC增强相及CrS/WS2润滑颗粒组成;室温时,涂层的磨损率较大;随着温度的升高,由于润滑转移膜的形成,涂层拥有良好的减摩耐磨性能。     

Cr12MoV模具钢激光熔覆Ni60／WC复合涂层的组织与性能

采用激光熔覆方法在Cr12MoV模具钢基体上制备Ni60/WC复合涂层,研究了WC颗粒在Ni60涂层中的分布,以及加入WC颗粒对于Ni60涂层的形貌、耐磨性能的影响.结果表明:在Ni60/WC复合涂层中,合理的激光功率使WC颗粒部分熔化,并在颗粒周围重新凝同并析出针状碳化物,这既有利于提高涂层的硬度义能使未熔化的WC颗粒与涂层基体合金牢同结合.     

表面改质及强化技术

20092293微米WC增强Ni60合金高频感应熔覆涂层耐磨性能/贺定勇…//焊接学报.-2008,29(8):1~4采用高频感应熔覆方法在Q235低碳钢基体上制备了不同含量的微米WC增强Ni60A合金复合涂层。用MLS-225型湿砂橡胶轮磨粒磨损试验机评价了涂层的耐磨性能,利用SEM,XRD观察并分析了涂层的显微组织和磨损表面形貌。结果表明,在相同试验条件下,涂层的硬度和耐磨性随WC含量的增加而提高,当WC含量少于30%时,WC分布不均匀,主要集中于涂层的中部,涂层中Cr7C3相以粗大的六方状和长条状存在,不利于涂层耐磨性的提高;当WC含量达到50%时,Ni基合金中加入WC的含量达到了合适比例,耐磨性最佳,相对耐磨性为Ni60A涂层的6.5倍;当WC含量达到60%时,涂层的硬度最高,但出现了较多的孔洞,大量未熔的WC颗粒在磨粒的反复作用下剥落形成了大的剥落坑,导致耐磨性下降。涂层与基体实现了冶金结合,涂层的磨损机制主要为轻微的塑性切削和硬质相的脆性剥落。图4表1参820092294TC4表面反应电火花强化层物相及磨损行为分析/马跃进…//焊接学报.-2008,29(10):21~24利用DZ-1400型电火...     

稀土对真空熔结镍基金属陶瓷复合层成分和硬度分布的影响

研究了真空熔结镍基金属陶瓷复合涂层纵截面的微观组织形态、化学组成、相结构，及合金元素与显微硬度的分布特征。结果表明：稀土（Ce＋La）消除了Ni60＋WC涂层中的针状相，改变了析出相的分布形态，增加了熔合带的宽度。稀土改变了涂层的化学组成，提高了Ni、Cr、Si和W的含量；降低了Fe的含量。Ni60＋WC＋RE涂层还析出了新的Cr3Ni5Si2相。两种Ni60＋WC复合涂层显微硬度的最大值都出现在距涂层表面的0．2mm处，稀土明显地提高了复合涂层的显微硬度。     

含稀土真空熔结镍基合金涂层的界面组织和分布特性

通过研究了真空熔结镍基合金涂层纵截面的微观组织、相结构、以及合金元素和显微硬度的分布特征，结果表明，稀土(Ce La)改善了Ni60涂层的组织，使针状相改变成了小球状相，加强了界面的冶金结合。Ni60 RE涂层还析出了新的第二相WC、Ni2B、NiB和Cr6，Nk2.5Si。稀土阻碍了涂层中Ni、Cr、Si等原子向母材的扩散和母材中Fe原子向涂层的扩散，提高了涂层中Ni、Cr、Si等元素的含量，降低了Fe的含量，减轻了碳钢母材中的Fe对合金涂层的“稀释”作用。稀土还明显地提高了合金涂层的显微硬度，两种Ni60合金涂层显微硬度的最大值都出现在距涂层表面的0．4mm处。     

Properties of Fe-based Amorphous Alloy Coatings with Al2O3-13% TiO2 Deposited by Plasma Spraying

采用大气等离子喷涂技术成功在Fe普碳钢基材上制备了含有不同质量分数Al2O3-13%Ti O2颗粒的Fe基非晶复合涂层,其中Fe基非晶相成分为Fe71Cr5B4Si4Ni3Mo3W10(wt%),并对涂层的微观结构、显微硬度和耐蚀性能进行了研究。在Fe基非晶相与Al2O3-13%Ti O2陶瓷相界面观察到Fe、Ti、W、Al和O元素的互扩散现象,这种微区冶金结合减少了由于第二相的加入导致的涂层孔隙并增加了相间的结合强度。当加入的Al2O3-13%Ti O2质量分数≥16 wt%时,涂层的显微硬度升高≥20%;复合非晶涂层在10 wt%Na OH溶液中的耐腐蚀性能高于1Cr18Ni9Ti不锈钢。     

高速电弧喷涂Fe3Al/WC复合涂层高温冲蚀行为研究

采用自行研制的新型热喷涂Fe3Al/WC复合合金粉芯丝材,成功地用高速电弧喷技术制备出了Fe3Al金属化合物基金属陶瓷复合涂层。对涂层成分、显微组织、涂层相结构和组成进行了分析,结果表明,涂层由以Fe-26Al为主的Fe3Al基体相与约20%的WC、W2C和 a-Al2O3相组成。对比研究了Fe3Al/WC涂层和电站锅炉钢20 g从室温至650 ℃氧化环境条件下不同攻角的高温冲蚀磨损性能,结果表明Fe3Al/WC涂层的高温冲蚀磨损抗力高于20 g钢,650 ℃和30°攻角下的稳态相对冲蚀磨损抗力为20 g钢的3.14倍。温度对Fe3Al/WC涂层的冲蚀行为有较大影响：温度 < 450℃,涂层的冲蚀率变化不大,表现出塑性材料的冲蚀行为;温度 >450 ℃,涂层冲蚀率变化较大,呈现典型的脆性材料冲蚀磨损行为。并对其高温冲蚀磨损机理进行了分析。     

Characteristics of Fe-based WC Composite Coatings Prepared by Double-pass Plasma Cladding Process

The Fe-based WC composite coatings were clad on Q235 steel by double-pass plasma cladding method,in which the WC-Co(WC covered with cobalt:78wt%WC,12wt%Co)doping was about 10wt%,20wt%and 40wt%,respectively.The microstructure and wear performance of the composite coatings were investigated by X-ray diffraction(XRD),scanning electron microscope(SEM),energy dispersive spectrometer(EDS)and ball-disc wear tests.The results show that the clad coatings contain mainly?-Fe,WC and carbides(Cr23C6,Fe3W3C-Fe4W2C)phases and the precipitation of carbides increases with the increase of WC-Co doping content.The WC-Co doping content has an obvious effect on the microstructure of the clad coatings.For the clad coatings with low WC-Co doping,the microstructure gradually transforms from planar crystal at the interface of substrate/coating to cell/dendritic crystal at the middle and the upper portion of the coatings.But there are a number of fishbone-like structure at the middle and the upper portion of clad coating with 40wt%WC-Co doping.The microstructure at the top is smaller than that at the bottom for all the coatings.The maximum of hardness of the clad coatings is 72.3HRC which is about 6.9 as much as the hardness of Q235 steel substrate.The composite coatings have good wear resistance due to the reinforcement of carbide particles and the strong bonding between carbide particles and ferroalloy.The suitable increase of WC-Co doping content can improve the wear resistance of the composite coatings.     

氧乙炔火焰喷焊镍基复合涂层的显微组织和腐蚀性能研究

目的 研究Ni60和Ni60WC喷焊涂层的显微组织、防腐和耐磨性能及其腐蚀机理,为恶劣工况下服役的零件选择合适的喷焊涂层提供参考.方法 采用氧乙炔火焰喷焊工艺在16Mn钢基体上制备Ni60和Ni60WC涂层,用X射线衍射仪、金相显微镜和扫描电子显微镜分析了喷焊涂层的相结构和显微组织,并采用电化学工作站、盐雾腐蚀试验机、磨粒磨损试验机测试了两种喷焊涂层的防腐和耐磨性能.结果 喷焊层与基体间都存在冶金结合层和热影响区,Ni60涂层的显微组织为NiCr固溶体基体上弥散分布着大量细小粒状和杆状碳化物和硼化物.Ni60WC喷焊涂层组织中,除了具有与Ni60涂层类似的基体相和细颗粒硬质相外,还较均匀地分布着不同尺寸的WC颗粒.Ni60和Ni60WC涂层的磨损率分别为16Mn钢的8.3％和2.3％,自腐蚀电流密度分别为16Mn钢的1.0％和7.6％.另外,基体相和硬质相之间的电偶腐蚀是两种镍基喷焊涂层的主要腐蚀机理.结论 这两种镍基喷焊涂层均能显著提高16Mn钢的抗磨和防腐性能,其中,Ni60喷焊涂层耐腐蚀性更好,Ni60WC喷焊涂层耐磨损性能更好.     

Influence of SiC + WC addition to Cr(VI) bath on corrosion behaviour of coatings in sulphate solution

Abstract

Cr–WC–SiC coatings were deposited from Cr(VI) baths containing a mixture of both WC and SiC particles in the ratio of 1 : 1. X-ray photoelectron spectroscopy data indicated relatively low percentages of both WC (about 2˙68–2˙85 at.-% of W4f) and SiC (0˙16–0˙45 at.-% of Si2p) particles in the top layers of the Cr–WC–SiC coatings. However, these particles have some effect on the morphology and corrosion properties of the Cr coating. Protective properties of the coatings obtained were studied at different exposure times of samples in sulphate solution (pH=2˙8), using the electrochemical impedance spectroscopy method (EIS). Equivalent circuits, based on the electrophysical model describing the electrochemical corrosion at the coated surface, were proposed. The simulation of EIS data with the proposed equivalent circuit models made it possible to reveal the details of the corrosion processes occurring at coated systems (steel/Cr–WC–SiC coatings) immersed in the sulphate solution. Based on EIS data, diffusion in the coating was found to be a significantly controlling factor in the corrosion process for the system under investigation. The electrochemical impedance spectroscopy tests indicated a better corrosion resistance of Cr–WC–SiC coating than that of Cr. Analysis of the EIS data suggests that the enhanced corrosion resistance of Cr–WC–SiC coating was due to the microstructural features of these coatings, presumably containing smaller pores than Cr coating.     

纳米WC对热喷涂涂层耐磨性的影响

在喷涂材料Fe/WC中添加少量的纳米Ni、纳米CeO2以及不同含量的纳米WC,采用亚音速火焰喷涂方法在Q235钢上制备涂层,通过对涂层组织及性能的检测,探讨纳米WC对涂层显微组织、显微硬度以及耐磨性的影响。结果表明,添加适量的纳米WC可以改善涂层组织,提高涂层的显微硬度及其耐磨性。     

氧乙炔喷焊NiCrBSi-WC涂层激光改性组织及性能影响

采用氧-乙炔火焰喷焊在Q235钢上制备NiCrBSi-WC涂层,使用激光对喷焊层表面改性处理后在电炉中进行固体硼硅共渗。通过SEM、XRD、EDS及显微硬度计等对处理前后涂层组织的微观形貌、物相和显微硬度进行分析,使用摩擦磨损实验机研究对比处理前后各涂层的耐磨性能。结果表明喷焊层表面微孔及夹杂在激光扫描处理后变得平整、致密,涂层主相Ni2.9Cr0.7Fe0.36、FeNi3成分未变,但主相在晶面排列上具有择优取向性且结晶度提高。WC部分分解为W2C、W及C,C被固溶进Ni基中使Cr3C2等碳化物相增多,淬硬层深度达0.25mm,显微硬度提高到909HV,耐磨性能得到提高。在涂层激光重熔的基础上硼硅共渗能够增加Ni3B、Ni2B、NiSi等硼化物及硅化物硬质相,平均摩擦系数由0.583降低为0.428,耐磨性较激光处理后提高近一倍。