超音速火焰喷涂纳米结构WC—Co涂层研究进展

WC—Co纳米结构涂层具有很多优点,主要表现在其结合强度、硬度、韧性和耐磨性能均优于传统材料的涂层,因此备受研究者关注。然而,由于WC的热稳定性比较差,以致制备的涂层的性能下降。超音速火焰技术由于低温高速的特点,喷涂的WC--Co涂层具有良好的涂层性能,为制备纳米结构涂层开辟了新途径。结合国内外文献,阐述了纳米结构WC—Co涂层的形成与机理,总结了纳米涂层制备中存在的问题,重点概述了超音速火焰喷涂纳米结构WC—Co涂层的研究现状和发展趋势,并对其应用和发展前景作了展望。     

等离子喷涂法纳米结构WC-12Co涂层的微结构与形成机理的研究

使用独特的雾化干燥结合固定床技术合成WC-12Co纳米复合粉体,利用等离子喷涂法制备纳米结构WC-12Co涂层,通过X射线衍射、扫描电镜、透射电镜等分析手段对等离子喷涂纳米结构WC-12Co涂层进行显微结构分析.结果表明涂层中除了WC相,不仅有W2C,W等非WC/Co相的产生,还出现了CoxWyCz(Co3W9C4,Co3W3C),Co3C等相及非晶和孪晶组织,在此基础上本工作将对等离子喷涂纳米结构WC-12Co涂层的形成机理作初步的研究与讨论.     

基于微观结构的热喷涂WC/Co涂层裂纹生长模拟

涂层微观结构特征直接影响涂层的寿命,基于涂层微观结构研究涂层裂纹扩展特征成为评价热喷涂层性能的重要问题.本文基于WC/Co涂层微观结构建立了有限元模型,并采用XFEM方法研究了单应力状态预存裂纹行了模拟,获得了涂层微观裂纹扩展的损伤规律.研究表明:在拉应力作用下,沿着WC-Co边界产生的应力集中是涂层裂纹产生的根源;WC/Co涂层浅表面(0.125b,b为涂层厚度)的水平裂纹对垂直拉应力敏感、吸收能量快,0.78b处的裂纹扩展后对应力响应迅速,因此0.125b与0.78b是WC/Co涂层裂纹生长的关键深度;在0.78b处,当初始裂纹角度0°～45°时,扩展位移逐渐减小,扩展偏转角增大,45°时存在能量积累导致角度快速偏转.在周期应力作用时,WC/Co涂层的疲劳周期随应变幅值增加而减小;应变幅值相同时,WC/Co涂层的疲劳周期随频率增加而增加.     

热喷涂纳米结构涂层技术的研究进展

与传统材料的热喷涂涂层相比,纳米结构涂层在力学和摩擦学等方面的性能有了一定的提高.作者综述了国内外在应用热喷涂技术制备纳米结构涂层方面的研究进展.介绍了纳米结构喂料的制备、热喷涂纳米结构涂层的构筑方法、涂层的特殊性能以及应用情况.从目前国内外的情况来看,热喷涂纳米结构涂层技术的研究取得了较大的进展.随着技术、工艺的不断完善,其必将在很多领域取代传统的涂层.     

HVOF喷涂纳米WC-17Co涂层组织结构及力学行为研究

利用超音速火焰喷涂(HVOF)技术制备了普通、超细纳米WC-17Co涂层.研究了喷涂粉末、涂层的微观组织结构和物相成分,测试了涂层的显微硬度、弹性模量、断裂韧性.研究表明,纳米WC-17Co涂层中形成了纳米尺度的胞状结构和长条状结构,并有网状的非晶结构生成.WC-17Co涂层表面均匀致密,3种涂层均是由熔化再结晶区、半熔化区和未熔化区等构成.涂层中条带结构不明显,明显区别于等离子涂层.纳米涂层组织结构更致密,碳化物颗粒分布更均匀.3种涂层中,WC都是主相,W2C、Co6W6C的含量很少.纳米涂层的显微硬度、弹性模量、断裂韧性最高.     

热喷涂纳米结构涂层的研究现状

介绍了国内外喷涂用纳米结构喂料的制备方法以及在应用热喷涂技术制备纳米结构涂层方面的研究进展.与传统材料的热喷涂涂层相比,纳米结构涂层在力学、摩擦学以及耐磨防腐蚀性能方面有了较大的提高.     

热喷涂纳米陶瓷涂层的制备及性能

热喷涂纳米陶瓷涂层的研究是目前陶瓷涂层领域研究热点之一.介绍了国内外热喷涂纳米陶瓷涂层的主要制备方法及涂层性能,重点介绍了可喷涂纳米结构喂料的主要制备方法和工艺路线.与传统微米级陶瓷涂层相比,纳米陶瓷涂层具有更为优异的性能和广阔的发展前景.     

爆炸喷涂法制备亚微米WC-12%Co涂层的研究

采用爆炸喷涂法制备了含12%(质量分数)Co亚微米WC涂层,研究了涂层的表面形貌、组织结构、相组成,并与大气等离子体喷涂法制备的涂层进行了比较.研究结果表明,爆炸喷涂法制备的WC-12%Co涂层组织均匀,涂层截面层状结构不明显,粘结相Co发生了熔化,但WC粒子并没有熔化;与传统微米级WC涂层相比,亚微米WC涂层脱碳程度较重,涂层中含有WC相、W2C相、Co相、Co3W3C相以及少量W相,主相仍为WC相.与大气等离子体喷涂法制备的涂层相比,爆炸喷涂法制备的涂层脱碳程度较轻.     

冷喷涂WC-Co涂层的组织结构和性能研究

以微米WC-12Co、纳米WC-17Co和WC-23Co三种团聚烧结粉末为原料,进行冷喷涂沉积涂层实验,通过扫描电镜、X射线衍射仪分别分析了涂层的组织结构和相结构,运用压痕法测定了涂层的显微硬度、弹性模量和断裂韧性,并通过销-盘磨损实验测定了涂层的耐磨损性能.实验表明,三种粉末所沉积的WC-Co涂层均具有致密的组织结构,涂层保持与原始粉末相同的相结构,黏结相Co由于强烈塑性变形发生了同素异构转变,涂层组织无传统层状结构,WC硬质相发生了局部流动和再分布.对于纳米WC-Co涂层,随着黏结相含量增加,涂层硬度和弹性模量降低、断裂韧性增加,相对于316L不锈钢,冷喷涂WC-Co涂层表现出了优异的耐磨损性能,涂层磨损失效机理主要为磨粒对涂层的切削作用.     

热喷涂纳米粉体材料及其涂层制备

介绍了国外喷涂用纳米结构喂料的制备方法，以及采用几种先进的热喷涂技术制备的纳米结构涂层，并指出非晶/纳米晶涂层是该领域研究的重中之重。与传统喷涂层相比，纳米结构涂层在耐磨、防腐性能方面呈现出优异性能和良好的发展前景。     

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。     

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.     

Characterization of WC/Co coatings on metal substrates

In the present work, WC/Co coatings were obtained by electro-thermal explosion directional spraying technology. The performances including microstructure, elements distribution, hardness, elastic modulus and wear resistance of the coatings were investigated by means of SEM, EDAX, nano-indentation test, friction and wear test, respectively. Results show that WC/Co coatings are characterized by compact construction, good bond, high hardness and elastic modulus. The WC/Co coatings also have outstanding wear resistance.     

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.     

Deposition Behavior of Nanostructured WC–23Co Particles in Cold Spraying Process

The nanostructured WC–23Co particles were deposited on three kinds of substrates in different accelerating gas temperature by using cold spraying process. The morphologies of nanostructured WC–23Co splats attached on the polished surface of different substrates were characterized via scanning electron microscopy. It is revealed that the splats are partially embedded in Q235 and stainless steel with a comparative integrated contour similar to that of the original particles. There exist some revers around the splats and some corrugations or ripples on the Q235 and stainless steel substrates. In contrast, the splats on the surface of WC–12Co substrate present clearly a flat shape with central hump surrounded by a ringy band. By comparison of the morphologies of splats deposited on three kinds of substrates with the accelerating gas temperature of 850 ± 10°C and 750 ± 10°C, it can be found that the deformation of nanostructured WC–23Co particles is enhanced by the increment of substrate hardness and gas temperature.     

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。