超音速火焰喷涂WC-12Co、WC-10Co4Cr和Cr3C2-25NiCr涂层在不同介质中摩擦行为研究

为了研究硬面涂层在不同介质中的摩擦行为，以WC-12Co、WC-10Co4Cr和Cr3C2-25NiCr硬面材料为原料，采用超音速火焰喷涂制备得到了三种不同成分的硬面涂层。通过显微硬度计、摩擦磨损仪和扫描电镜等对涂层性能分析，结果表明，涂层中的孔隙率和粘结相的含量密切相关，当粘结相含量为12wt.%（Co）时，其孔隙度为1.11%；粘结相含量为14wt.%（CoCr）时，其孔隙度为0.98%；粘结相含量为25wt.%（NiCr）时，其孔隙度降低为0.92%。空气中，WC-10Co4Cr的硬度最高，其摩擦系数最小；Cr3C2-25NiCr的硬度最小，其摩擦系数最大。1mol/L HCl的环境中，NiCr的耐腐蚀性能最好，使Cr3C2-25NiCr涂层的摩擦系数稳定；而纯Co和CoCr的耐腐蚀性能较差，使WC-10Co4Cr和WC-12Co涂层的摩擦系数呈现出波浪状的变化规律。1mol/L NaOH的环境的摩擦过程中，硬质相的腐蚀会使涂层表面的硬度下降，使摩擦系数增加。     

等离子喷涂沉积WC-10Co4Cr涂层的脱碳机制与腐蚀摩擦学特性

为提高不锈钢摩擦副在腐蚀环境中的服役寿命,利用等离子喷涂技术制备了WC-10Co4Cr涂层,研究了涂层的物相结构、腐蚀摩擦学特性与电化学特性。研究表明,等离子喷涂WC-10Co4Cr涂层中的WC脱碳产生少量W_2C、W以及η相,当喷涂电流为650A,电压为56V时,涂层孔隙率低、致密性好。涂层在中性溶液中的摩擦系数为0.3387~0.3682,呈现伴随(WC、W_2C)-CoCr电偶腐蚀的磨料磨损;在酸性溶液中摩擦系数为0.3224~0.3981,表现为CoCr相的点蚀磨损。等离子喷涂的WC-10Co4Cr涂层增强了1Cr18Ni9Ti基体的耐腐蚀能力,基体在3.5%NaCl溶液中腐蚀电位由-617mV提高到-335~-290mV;在酸溶液中将基体的腐蚀电位由-502mV提高到-206~-179mV。     

HVOF喷涂WC-10Co4Cr涂层的性能及滑动磨损机理

目的研究WC-10Co4Cr涂层的耐滑动磨损性能及机理。方法在0Cr13Ni5Mo不锈钢基体上,采用超音速火焰喷涂(HVOF)制备了WC-10Co4Cr金属陶瓷涂层。分析了WC-10Co4Cr涂层的物相组成、显微组织,并测试了其硬度、结合强度、孔隙率及在560 r/min和1120 r/min转速下的滑动磨损性能。结果涂层的显微硬度为1325HV0.2,结合强度为72 MPa。涂层组织致密,孔隙率为0.76%。在560 r/min下磨损10h,涂层与基体的磨损失重比为1:138.36;在1120 r/min下磨损10 h,涂层与基体的磨损失重比为1:127.44。结论在滑动摩擦磨损的初期,涂层的磨损失效机制主要表现为磨粒磨损。随着滑动速度的增大,涂层的磨损失效机制主要表现为疲劳磨损。     

高焓等离子喷涂WC-10Co-4Cr涂层的微观组织及其拉伸断裂机理

利用SQC-100高焓等离子喷涂系统在0Cr13Ni4Mo不锈钢基体表面制备了WC-10Co-4Cr涂层;通过金相测试、摩擦磨损试验、拉伸试验,分别评价了WC-10Co-4Cr涂层的孔隙率、显微硬度、耐磨损性能、结合强度;利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分别观察和分析了WC-10Co-4Cr涂层的微观形貌和成分。结果表明:WC-10Co-4Cr涂层的孔隙率为0.77%,硬度为1 210HV,耐磨性是基体的143倍,涂层与基体保持着良好的结合,结合强度达到72 MPa;WC-10Co-4Cr涂层结构致密,主要由WC相及少量W2C相组成;WC-10Co-4Cr涂层的断裂主要表现为沿晶断裂和穿晶断裂;提高粒子速率和温度可有效提高WC-10Co-4Cr涂层的结合强度。     

超音速火焰喷涂微纳米WC-CoCr涂层的性能与空蚀行为

采用超音速火焰喷涂(HVOF)制备普通微米和微纳米WC-10Co4Cr金属陶瓷涂层,使用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪方法分析涂层的组织结构;测量涂层的显微硬度、孔隙率及开裂韧性;采用超声振动空蚀装置在淡水介质中研究WC-10Co4Cr涂层的抗空蚀性能和空蚀行为,并探讨涂层的空蚀机理。结果表明:采用HVOF制备的微纳米WC-10Co4Cr涂层主要由WC相、非晶Co Cr相和微量的W2C相组成,涂层中WC未产生明显的脱碳现象;HVOF工艺制备的微纳米WC-10Co4Cr涂层的力学性能和抗空蚀性能明显优于普通WC-10Co4Cr涂层的,在稳定空蚀阶段淡水中微纳米涂层的抗空蚀性能比普通涂层的提高大约1倍。     

超音速火焰喷涂微、纳米结构WC-10Co4Cr涂层及其性能

采用超音速火焰喷涂技术（HVOF）在06Cr13Ni4Mo不锈钢基体上分别制备了微米结构、纳米结构WC-10Co4Cr涂层。通过X射线衍射仪（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）表征和分析了不同结构WC-10Co4Cr涂层的物相组成、微观组织结构,并对涂层的显微硬度、孔隙率、结合强度、抗冲蚀性能进行了对比,探讨了涂层泥沙冲蚀机理。结果表明：HVOF制备的纳米结构 WC-10Co4Cr涂层组织致密,孔隙率更低,涂层的显微硬度、结合强度高于微米涂层,冲蚀质量损失量也小于微米涂层;纳米结构细化了涂层晶粒,增强了涂层的显微硬度和韧性,提高了涂层的抗微切削和抗疲劳剥落性能,有利于涂层的抗泥沙冲蚀性能。     

表面喷涂对不锈钢零件耐磨性能的影响

在不锈钢表面采用超音速火焰喷涂了WC-10Co-4Cr涂层,并对喷涂粉末和涂层的显微形貌、物相组成进行了表征,研究了基体与涂层的耐磨性能。结果表明,不锈钢表面涂层与基体以机械结合为主、冶金结合为辅,基体与涂层间过渡良好,未发现气孔或者微裂纹缺陷;原始喷涂粉末的物相组成为WC、Co和少量Co3W3C相,经过超音速火焰喷涂处理后,涂层的物相组成为WC、Co6W6C和W2C相;经过超音速火焰喷涂处理后,涂层的摩擦磨损性能明显优于不锈钢基体,这主要与致密的涂层硬度较高、抗摩擦磨损能力更强有关。     

超音速等离子与超音速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层的性能及磨损机理

采用超音速等离子喷涂和超音速火焰喷涂分别制备了WC-10Co4Cr金属陶瓷涂层,表征和分析了WC-10Co4Cr涂层的物相组成、微观组织结构,进行了硬度、孔隙率、结合强度及560和1120 r/min下的磨损对比试验。结果表明,超音速等离子喷涂制备的涂层的综合性能与超音速火焰喷涂制备的涂层性能相当。在560 r/min下磨损10 h,超音速等离子喷涂制备的涂层与基体的磨损量比为1∶122.15,超音速火焰喷涂制备的涂层与基体的磨损量比为1∶138.36,涂层的磨损机制主要表现为磨粒磨损。在1120 r/min下磨损10 h,超音速等离子喷涂制备的涂层与基体的磨损量比为1∶109.53,超音速火焰喷涂制备的涂层与基体的磨损量比为1∶127.44,涂层的磨损机制主要表现为磨粒磨损和疲劳磨损。     

HVOF喷涂制备的多尺度WC-10Co4Cr涂层的组织与空蚀行为（英文）

采用超音速火焰(HVOF)喷涂制备了一种新型的由纳米、亚微米、微米WC颗粒和Co Cr合金组成的多尺度WC-10Co4Cr金属陶瓷涂层,对比了双峰和纳米结构WC-10Co4Cr涂层,在分析了涂层组织的基础上,研究了多尺度涂层的孔隙率、显微硬度、开裂韧性和抗空蚀性能,并分析了多尺度WC-10Co4Cr涂层的空蚀行为和机理。结果表明,HVOF喷涂制备的多尺度WC-10Co4Cr涂层具有≤0.32%的孔隙率和高的开裂韧性,涂层中未发现明显的纳米WC脱碳现象。与双峰与纳米结构涂层相比,多尺度WC-10Co4Cr涂层表现出最优异的抗空蚀性能,在淡水中的抗空蚀性能分别比双峰涂层和纳米结构涂层提高了大约28%和34%。多尺度WC-10Co4Cr涂层的优异抗空蚀性能归结于其独特的微纳米结构和优良的性能,能有效阻碍空蚀裂纹的形成和扩展。     

300M钢基体上高速火焰喷涂WC-17Co和WC-10Co4Cr涂层的疲劳和抗盐雾腐蚀性能

以涂层在飞机起落架的应用作为研究背景,在300M超高强钢基体上对替代电镀硬铬的两种高速火焰喷涂WC-17Co和WC-10Co4Cr涂层的疲劳和抗中性盐雾腐蚀性能进行了研究.结果表明,两种有涂层的300M钢的疲劳寿命均高于无涂层300M钢,如考虑扣除涂层承受载荷,有涂层的300M钢与无涂层300M钢的疲劳寿命相当.喷砂镶嵌在基体表面的刚玉砂粒导致有WC-10Co4Cr涂层的疲劳寿命低于有WC-17Co涂层的300M钢.两种涂层对基体的疲劳性能都没有负面影响;两种涂层都提高了300M钢的抗盐雾腐蚀性能,但有WC-10Co4Cr涂层的300M钢表现出更好的抗盐雾腐蚀性能.综合比较两种涂层的性能,高速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层是更好的电镀铬替代涂层.     

超音速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层的耐滑动磨损行为

采用超音速火焰喷涂(HVOF)工艺制备微米结构WC-10Co4Cr涂层,分别采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和滑动磨损设备分析涂层的微观结构和滑动磨损行为。结果表明:采用液体煤油燃料HVOF喷涂的微米结构WC-10Co4Cr涂层的脱碳程度较低,涂层中仅出现WC和W2C相,而无η相(Co3W3C、Co6W6C)以及软相W。涂层微观结构致密,孔隙率约为1%,平均显微硬度为1 322HV0.3;在相同试验条件下,WC-10Co4Cr涂层的摩擦因数(约0.8)高于不锈钢(1Cr18Ni9Ti)的摩擦因数(约0.5),其滑动体积损失量仅为不锈钢涂层的1/146,具有优异的抗滑动磨损性能。涂层在滑动磨损过程中首先是粘结相的脱落,然后是WC颗粒的磨损。     

冷轧辊超音速喷涂WC-12Co涂层的组织与性能研究

采用超音速火焰喷涂方法在冷轧活套辊上制备了WC-12Co涂层,采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和显微硬度计等对涂层的组织、相组成和显微硬度等进行了测试与分析。研究表明:涂层中主要物相为WC和粘结相Co,另有少量WC分解产生的W2C;涂层平均显微硬度1256 HV0.2,孔隙率约为0.74%;涂层与基体的结合强度高(大于70 MPa),可以满足冷轧辊的表面性能要求。超音速喷涂WC-12Co涂层是延长冷轧辊使用寿命的有效方法。     

激光等离子复合热源喷涂工艺沉积机理研究

目的提高涂层的结合强度和改善微观组织结构。方法选取WC-10Co4Cr喷涂材料,分别通过激光等离子复合热源喷涂工艺以及等离子喷涂工艺制备涂层,对涂层组织与基本性能进行检测,对两种不同喷涂工艺的沉积机理作对比分析研究。研究复合热源喷涂涂层微观组织结构以及涂层与基体间结合方式较等离子喷涂涂层的变化。利用高速摄像仪对激光等离子复合热源喷涂以及等离子喷涂的工艺过程进行跟踪监测和分析,研究复合热源沉积过程中,基体表面微熔池的形成及粉末粒子在不同沉积工艺过程中熔融状态的对比,分析等离子喷涂涂层和复合热源喷涂涂层的沉积机理。结果等离子喷涂WC-10Co4Cr涂层以机械结合方式为主,涂层结合强度为39.5 MPa,孔隙率为1.7%,而激光等离子复合热源喷涂WC-10Co4Cr涂层实现了冶金结合,其结合强度提升到91 MPa,孔隙率降低到0.86%。结论激光等离子复合热源喷涂工艺可以有效提升涂层的结合力,改善涂层组织致密性,更有利于涂层的耐磨耐腐蚀性能。     

等离子喷涂WC-10Co-4Cr涂层的组织演变与抗腐蚀磨损性能

为提高不锈钢表面的抗腐蚀耐磨损性能,利用等离子喷涂的方法制备了2种晶粒尺寸的WC-10Co-4Cr涂层,采用SEM及EDS、XRD表征了涂层的组织和物相结构,进行了不同温度下的摩擦磨损试验,研究分析了晶粒尺寸对涂层组织与摩擦性能的影响。研究表明:WC-10Co-4Cr涂层微观结构中包含WC、W2C、W6Co6C,还存在Co/Cr(W,C)、W2(C,O)相;微米涂层中存在析出的W2C沿WC颗粒表面外延生长的包覆结构,而纳米WC涂层中,团聚粒子沿扁平粒子边界收缩,减少了扁平粒子内部的垂直贯穿裂纹。在室温和200℃时,纳米WC-10Co-4Cr涂层的摩擦系数与平均磨损率均优于微米涂层。纳米WC-10Co-4Cr涂层在室温磨损的机制为硬质颗粒诱发的犁削磨损,在200℃时为以粘着磨损为主与微域犁削相结合的磨损形式。在3.5%NaCl溶液中的电化学特性显示,WC-10Co-4Cr涂层将1Cr18Ni9Ti基体的腐蚀电位由–612m V提高到–317～–252 mV,腐蚀倾向得以减弱。     

超细/纳米结构WC-10Co-4Cr涂层的透射电镜表征与性能分析

利用真空原位还原碳化反应合成超细/纳米WC-Co复合粉末,通过添加一定量Cr获得WC-10Co-4Cr复合粉末,经团聚造粒获得喷涂用复合粉末喂料,采用超音速火焰(HVOF)喷涂系统制备出超细/纳米结构的WC-10Co-4Cr涂层。利用X射线衍射仪,扫描电子显微镜和透射电子显微镜对涂层的物相、显微组织结构、元素分布特征等进行了系统表征,并对涂层耐磨性、耐蚀性进行了测试分析。结果表明:基于原位反应合成WC-Co复合粉制备的超细/纳米结构WC-10Co-4Cr涂层具有较好的耐磨性和耐腐蚀性。涂层以WC为主相,含有非晶结构的粘结相Co(Cr),同时存在少量六方晶体结构的W_2C相和非晶复相W_2C+Co(Cr)。对涂层中元素Co和Cr的分布进行了量化分析,得到其从WC晶粒到相界到共晶区再到Co区的变化规律。结合WC-10Co-4Cr复合粉末和超音速火焰喷涂工艺的特点,阐释了Cr在WC-10Co-4Cr涂层分布状态的形成原因,并讨论了对涂层性能的影响。     

弯头内表面超音速喷涂防腐耐磨涂层的应用

采用超音速火焰(HVAF)内孔喷枪在304不锈钢基体上制备了WC-10Co4Cr金属陶瓷涂层,结果表明:WC-10Co4Cr涂层表面粗糙度为Ra1.3μm,在不同攻角下,WC-10Co4Cr涂层的耐冲蚀性能均优于304不锈钢,在3.5％(质量分数)NaCl溶液中涂层具有较低的腐蚀电流密度,能有效减弱了矿浆冲蚀过程中的机...     

含MoS2的超音速喷涂WC-10Co-4Cr复合涂层摩擦性能研究

利用超音速火焰喷涂方法,以WC-10Co-4Cr为基体,添加MoS2以制备WC- 10Co-4Cr/MoS2自润滑复合涂层;对比分析了添加不同含量MoS2涂层的微观组织结构和物相;重点进行了摩擦磨损试验,研究润滑相MoS2对超音速喷涂WC涂层摩擦学特性的影响机理.研究结果表明:引入的MoS2一少部分转化成新态,其余则进入WC涂层空隙中,在摩擦过程中形成润滑膜起到润滑作用,并有效地降低了摩擦因数,使摩擦磨损过程中温升降低,有效减少热损伤,提高了涂层的耐磨性能;WC-10Co-4Cr/MoS2复合涂层具有很好的自润滑性,w(MoS2)15％时WC-10Co-4Cr/MoS2复合涂层的摩擦磨损性能最佳.     

WC颗粒对WC-10Co-4Cr涂层结构演变与性能的影响

为提高不锈钢表面的抗腐蚀耐磨损性能,利用等离子喷涂的方法制备了两种晶粒尺寸的WC-10Co-4Cr涂层,采用SEM、XRD表征了涂层的物相结构,在不同温度下进行了摩擦磨损试验,研究分析了晶粒对涂层微观结构与摩擦性能的影响。研究表明：相比较,纳米WC-10Co-4Cr涂层微观结构中包含WC、W₂C,还存在Co/Cr(W, C)的γ相,未发现微米涂层中析出的W2C将沿WC颗粒表面外延生长的包覆结构,而且纳米团聚粒子更容易沿扁平粒子边界收缩,明显减少了粒子内部的垂直贯穿裂纹。在室温和200℃时,纳米WC-10Co-4Cr涂层摩擦系数与平均磨损率均优于微米涂层。与微米涂层相比较,纳米WC-10Co-4Cr涂层在室温磨损的根源在于硬质颗粒诱发的犁削磨损,在200℃时为以粘着磨损为主的微域犁削相结合的磨损模式。并在3.5%NaCl溶液中将1Cr18Ni9Ti基体的腐蚀电位由-617mV提高到-335~-290mV,降低了腐蚀倾向。     

汽轮机叶片钢超音速火焰喷涂层和等离子喷焊层性能研究

目的 提高汽轮机叶片钢1Cr12Ni2W1Mo1V的抗微粒冲蚀性能和抗水蚀性能。方法 利用超音速火焰喷涂技术和等离子喷焊技术在其表面分别制备了Cr3C2-NiCr75-25涂层、WC-10Co-4Cr涂层和Stellite 6合金喷焊层。借助扫描电镜（SEM）观察3种涂层水蚀凹坑的微观组织形貌,并对3种涂层的显微硬度、抗摩擦磨损性能、抗微粒冲蚀性能和抗水蚀性能进行分析。结果 3种涂层的平均显微硬度较基体均有显著提升,其中WC-10Co-4Cr涂层的平均显微硬度最高,其值为1314.6HV4.9 N。以Stellite 6合金涂层为摩擦副,Cr3C2-NiCr75-25涂层的摩擦系数为0.5~0.7,失重0.0131 g,而WC-10Co-4Cr涂层的摩擦系数为0.5~0.6,失重0.0007 g,显然WC-10Co-4Cr涂层的抗摩擦性能更好。抗微粒冲蚀性能试验中,最大磨痕深度由深到浅依次为：基体材料（94.658 μm）、Stellite 6合金层（85.932 μm）、Cr3C2-NiCr75-25涂层（81.163 μm）、WC-10Co-4Cr涂层（11.864 μm）。其对应的磨损率也逐渐减小。表面水蚀沟槽最大深度依次为：基体材料（445 μm）、Stellite 6合金层（70 μm）、Cr3C2-NiCr75-25涂层（80 μm）、WC-10Co-4Cr涂层（41 μm）。其对应造成的质量损失由30 mg/cm2逐渐变为3.3 mg/cm2。结论 3种涂层均具有一定的抗摩擦磨损性能、抗微粒冲蚀性能和抗水蚀性能,其中WC-10Co-4Cr涂层的各项性能均最佳,主要是该涂层中弥散分布了大量WC硬质相,使其显微硬度最高,加之其他相关性能共同作用的结果。     

启闭机活塞杆表面超音速火焰喷涂WC-10Co-4Cr涂层的性能

采用超音速火焰热喷涂技术在启闭机活塞杆材料40Cr钢表面制备WC-10Co-4Cr涂层,通过扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机、电化学工作站等手段对涂层的基本性能进行了研究并与基材的性能进行了对比分析。结果表明:涂层的显微硬度为1 330HV0.3是基体的3.9倍,摩擦因数小于基体,其耐磨性能达到基体的145倍,涂层的耐腐蚀性能较基体也有大幅提高,并且涂层致密度高孔隙率低于0.45%,与基体之间的结合强度高于70.37MPa。将涂层应用于活塞杆表面可以大幅提高其表面性能,特别是耐磨性能及耐腐蚀性能,使得活塞杆的使用寿命提高为常用电镀铬的3倍以上。