APS/HVOF热喷涂WC基金属陶瓷涂层的微观组织与性能

WC基涂层由于具有较高的硬度、优异的耐磨性、较好的抗腐蚀性,广泛应用于石油等工业中提高零件的磨损和腐蚀性能。随着现代化工业中工件服役环境日趋复杂,对制备性能优异的WC基涂层要求越来越高。在热喷涂技术中,热喷涂大气等离子热喷涂(APS) 喷涂温度范围广,可以提高至数万温度,在喷涂难容材料方面具有无与伦比的优势,而超音速火焰喷涂(HVOF)由于具有较高的焰流速度,粒子动能较高,同时由于喷涂过程中N2等冷却喷涂材料,近来在涂层制备中具有广泛的应用。本文利用APS与HVOF两种热喷涂方法在45钢表面制备WC-10Co-4Cr、WC-17Co两种涂层,对不同方式制备的涂层截面硬度、金相组织、与基体结合能力、涂层脱碳情况进行分析。结果表明：HVOF 涂层在喷涂中粒子未充分熔化,但粒子动能较高,表面相比于APS喷涂方式更加平整,与基体的结合性能好于APS制备的涂层。通过HVOF制备的两种涂层的孔隙率均低于APS制备的涂层,其中HVOF 制备的WC-17Co具有最小的孔隙率(0.65%)。此外,HVOF涂层的硬度均高于APS制备的涂层,由于具有较少的粘结相,通过HVOF制备的WC-10Co-4Cr涂层具有最高的截面硬度。相比于HVOF,APS具有较高的喷涂温度和较低的焰流速度导致涂层在喷涂过程中氧化脱碳现象较为严重,出现大量的W2C及少量的Co3W3C、Co6W6C等脆性η相。因此,HVOF更适合于喷涂WC-10Co-4Cr、WC-17Co两种涂层。     

纳米WC/12Co涂层在轴流式引风机叶片防磨上的研究

采用超音速火焰喷涂工艺分别制备了纳米结构和微米结构的WC/12Co涂层.通过和传统轴流式引风机叶片抗冲蚀涂层的比较,研究分析了两种涂层的显微硬度、金相结构、结合强度和抗冲蚀磨损性能.结果表明:超音速火焰喷涂WC/12Co涂层性能优于传统抗冲蚀涂层,其中纳米结构涂层性能更加优越.     

氩弧熔覆原位自生Ti(C、N)-WC增强Ni60A复合涂层的研究

以Ni60A、TiC、TiN、WC、Co粉为原料,在Q235钢的表面用氩弧熔覆原位合成技术制备了Ti(C、N)-WC增强镍基复合材料涂层.研究了涂层的显微组织、化学成分、硬度变化和摩擦磨损特性.熔覆层组织主要由富Ni的γ(Ni,Fe)相、Ti(C、N)、WC和(Fe,Cr)xC等组成.涂层的显微硬度和耐磨性分别是基体Q235钢的6.5倍和10倍.显微硬度由表及里呈先上升后下降的阶梯状趋势,到热影响区时又明显降低.基体Q235钢的磨损机制为黏着磨损和磨料磨损,而复合涂层的的磨损形式主要是磨屑充当第三体引起的磨粒磨损.     

H13模具钢等离子熔覆WC/Ni基复合涂层研究

以Ni60+35%WC合金粉末为原料,采用等离子熔覆技术,在H13模具钢基体上熔覆WC/Ni基复合涂层。借助SEM、XRD分析涂层的显微组织;利用显微硬度计测试涂层的显微硬度;通过环-块磨损实验在MM-200磨损试验机上评估涂层的耐磨性能;采用线性极化法研究涂层在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性能。结果表明:涂层组织均匀细小,主要由γ-(Ni,Fe)树枝晶以及枝晶间的γ-(Ni,Fe)与Cr23C6、Fe3W3C形成的共晶结构组成,在涂层底部分布有WC增强相;涂层的显微硬度可达590~650HV0.3;在室温干滑动磨损条件下,涂层的耐滑动磨损性与基体相比提高了1倍以上。在3.5%NaCl溶液中,涂层的耐腐蚀性能优于H13钢基体。H13钢经等离子熔覆WC/Ni基复合涂层后耐磨性能、耐蚀性能得到提高,可用于H13钢制模具的表面磨损修复。     

灰口铸铁等离子热喷焊WC/Ni基涂层组织和性能研究

在HT250表面采用等离子喷焊工艺制备了碳化钨/镍基合金复合涂层,并对涂层的宏观形貌、微观组织和显微硬度进行了分析.结果表明：复合涂层与基体形成冶金结合,其中WC均匀地分布在涂层的中底部,而在WC附近形成了强化相Fe3W3C,涂层的耐磨性得到了改善;界面处的HT250在快速冷却过程中,发生淬火反应,部分转变为马氏体;涂层的显微硬度在570～870HV0.2之间,明显高于基体硬度.     

激光熔覆钴基合金和Cr3C2/Co涂层的组织性能

运用5 kWCO2连续激光器在低碳钢表面激光熔覆Cr3C2／Co涂层．研究了其组织、结构、显微硬度及滑动磨损性能，并用激光熔覆钴基合金涂层(Co50)进行了对比试验。结果表明，Co50涂层的显微组织是以亚共晶方式结晶的枝晶组织,Cr3C2／Co涂层组织为未熔Cr3C2颗粒、长杆状、多边形块状Cr的碳化物及其间的细小的枝晶和共晶组织。Co50涂层的主要组成相是．γ-Co及(Cr，Fe)7C3，Cr3C2／Co涂层的主要组成相为．γ-Co，Cr7C3．Cr23C6和Cr3C2等。激光熔覆Cr3C2／Co涂层比Co50涂层具有更高的硬度和耐磨性。     

等离子喷涂参数对镍基合金涂层组织及冲蚀磨损性能的影响

采用SEM、XRD、LSCM和冲蚀磨损试验机研究了等离子喷涂参数(氢气流量HFR、喷涂电流I)对Ni60涂层组织与冲蚀磨损性能的影响。结果表明,Ni60涂层主要由γ-Ni、Ni3B、Cr2B、CrB、M7C3、M23C6相构成;增加HFR、I有利于减小涂层中层片厚度,增加涂层结晶度、平均晶粒尺寸、微观应变量及残余应力,提高涂层显微硬度及抗冲蚀磨损性能。但过大的HFR、I(15ft3/h、600A)导致涂层孔隙率增加,显微硬度及抗冲蚀磨损性能降低。等离子喷涂参数HFR=12.5ft3/h、I=500A时,在小角度冲蚀条件下,Ni60涂层具有更高的抗冲蚀磨损性能。     

不锈钢等离子熔覆镍基复合涂层的组织与性能

利用等离子熔覆技术,在304不锈钢基体上制备了添加WC颗粒的镍基复合涂层。借助SEM、EDS、XRD分析了涂层的组织,采用显微硬度计、M-200磨损试验机和电化学工作站分别测试了涂层的硬度和耐磨、耐蚀性能。实验结果表明,涂层呈枝晶生长特征,组织均匀细小,主要由γ-(Ni,Fe)固溶体、Cr_(23)C_6、CrSi_2、WC和M6C组成。涂层的显微硬度可达420~530HV0.3,与基体相比,涂层磨损性能提高4倍以上;在3.5%NaCl介质中涂层耐蚀性优于304不锈钢。     

H13钢激光熔覆钴基复合涂层的组织及耐磨性

采用5kW连续CO_2激光器,在H13热作模具钢表面进行激光熔覆Stellite-6(简称St6)、St6+5%WC、St6+5%WC+1%RE钴基合金复合涂层。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计及磨损试验机,对熔覆层的显微组织、元素分布、相组成、显微硬度及磨损性能等进行了系统研究。结果表明,激光熔覆层与基体为冶金结合,各熔覆层的基体相组织为γ-Co、γ-Ni,增强相组织均包括Cr-Ni-Fe-C、(Mn,Cr)_7C_3、Cr_(23)C_6等相,此外,St6+5%WC和St6+5%WC+1%RE熔覆层的增强相中增加了WC、W_2C和SiC相;熔覆层显微硬度HV_(0.2)为560~710HV;摩擦磨损试验结果表明,在相同条件下,耐磨性能由高到低依次是St6+5%WC+1%RE、St6+5%WC、St6、H13钢。     

球墨铸铁轧辊的光纤激光合金化性能

为了提高球墨铸铁轧辊的使用性能,采用光纤激光合金化系统对轧辊表面的预置合金层进行激光扫描,在球墨铸铁轧辊表面形成了冶金结合的合金化层.在最佳工艺参数条件下,分析了合金化层的耐磨性能、维氏硬度、冷热疲劳性能和显微组织.结果表明,合金化后的球墨铸铁轧辊的耐磨性能约为基体的3倍,维氏硬度也得到了明显提高,冷热疲劳性能基本相同.合金化层由亚共晶组织构成,亚共晶组织初晶相由马氏体(M)、未分解WC硬质相及共晶组织构成,共晶组织由马氏体(M)与复杂碳化物(WC、Co6W6C和Fe3C)构成.合金化层深度约为0.4 mm且组织细小.     

Cr3C2对等离子钴基堆焊层组织及性能的影响

采用等离子堆焊技术在低碳钢表面制备钴基合金堆焊层(Co40)及添加质量分数20%和40%Cr3C2的钴基合金复合堆焊层(Co40+20%Cr3C2,Co40+40%Cr3C2)。利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪以及磨损实验机等研究不同添加量的Cr3C2对钴基合金堆焊层组织和耐磨性能的影响。结果表明:Co40堆焊层由γ-Co和Cr23C6组成;添加Cr3C2粉末后,堆焊层出现未熔的Cr3C2和Cr7C3及Cr23C6相,且明显改变了其组织特征,Co40+20%Cr3C2堆焊层仍以亚共晶方式结晶,但其组织得到明显的细化和均匀化,而Co40+40%Cr3C2堆焊层转变为过共晶方式结晶,其组织由大量初生碳化物和枝晶组织组成;Co40+Cr3C2复合堆焊层的硬度和耐磨性较Co40堆焊层均得到显著提高,且随着Cr3C2添加量的增加而相应提高。     

CeO2对等离子喷涂AT13涂层微观组织与性能影响

利用XRD、SEM、显微硬度weibull统计分析以及摩擦磨损试验手段对比研究了等离子喷涂添加ω（TiO2）=13％的TiO2的AlO3涂层（以下简称AT13涂层）和添加不同含量CeO2的AT13涂层的微观组织和性能。研究表明,CeO2以铺展良好的薄片状分布于涂层中,有效改善了涂层中层片之间结合。稀土CeO2的添加不改变AT13相变规律。涂层显微硬度的Weibull统计分析表明,添加CeO2对AT13涂层的显微硬度影响不大,显微硬度分布的分散性降低。当ω（CeO2）=4％时,涂层显微硬度分布的分散性最小。AT13材料中添加CeO2可显著提高涂层的耐磨性,当ω（CeO2）=8％时,涂层的耐磨性最好。添加CeO2不改变涂层的磨损机制,但显著降低涂层的磨损剥落程度。     

激光熔覆Cr3C2/Fe复合涂层的组织与磨损性能

采用5kWCO2连续激光器在低碳钢表面激光熔覆Fe基合金涂层（Fe55）及添加20%Cr3C（2质量分数）的Fe基合金复合涂层（Cr3C2/Fe）,研究了两种涂层的组织结构、显微硬度及耐滑动磨损性能。结果表明,Fe55涂层以亚共晶方式结晶,在初生柱状固溶体枝晶间存在大量的网状共晶组织。Cr3C2/Fe涂层中Cr3C2大部分溶解,原Fe55涂层中初生柱状固溶体枝晶产生等轴化,枝晶组织也明显细化。激光熔覆Fe55涂层主要由α-Fe和Cr23C6组成,Cr3C2/Fe涂层的主要组成相为γ-Fe;α-Fe,Cr23C6以及未熔Cr3C2。激光熔覆Cr3C2/Fe涂层的硬度和耐磨性明显优于Fe55涂层。     

等离子喷涂NiCr/Cr_2C_3、Ni/C及其复合涂层的耐磨性能

为了加强车辆机械零件的表面防护,采用等离子喷涂工艺在304N不锈钢表面分别制备了NiCr/Cr_2C_3涂层、Ni/C涂层以及NiCr/Cr_2C_3和Ni/C复合涂层,观察了涂层组织形貌,测试了涂层硬度和耐磨性,分析了涂层的摩擦磨损机理.结果表明,3种涂层中NiCr/Cr_2C_3和Ni/C复合涂层的耐磨性能最好.金属粘结相NiCr可以起到足够的支撑作用,从而防止涂层剥离与黏着磨损的产生.Ni/C作为固体润滑剂,通过自润滑作用降低了涂层的整体摩擦系数.     

Characterization and wear behavior of WC-0.8Co coating on cast steel rolls by electro-spark deposition

To prepare high wear resistance and high hardness coatings, electro-spark deposition was adopted for depositing an elec trode of a mixture of 92wt%WC+8wt%Co on a cast steel roll substrate. The coating was characterized by classical X-ray diffracto meter (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) with energy dispersive X-ray analysis (EDX). The results indicate that the coating shows nanosized particulate structure and dendritic structure including columnar structure and equiaxed structure. The pri mary phases of the coating contain Fe_3W_3C, Co_3W_3C, Fe_2C and Si_2W. The coating has a low friction coefficient of 0.13, its average wear-resistance is 3.3 times that of the cast steel roll substrate and the main mechanism is abrasive wear. The maximum microhard ness value of the coating is about 1573.9 Hv_(0.3) The study reveals that the electro-spark deposition process has the characteristic of better coating quality and the coating has higher wear resistance and hardness.     

陶瓷/金属复合耐磨涂层的性能评价

应用大气等离子喷涂（APS）技术制备陶瓷／金属复合耐磨涂层试样，并对其硬度，结合强度，微观结构和耐磨性等性能进行评估，结果表明Al2O3-TiO复合涂层在耐磨性方面好于WC－NiCrAl复合涂层，而WC－NiCrAl复合涂层在结合强度性能上好于Al2O3-TiO2复合涂层。     

High temperature behaviors of high velocity arc sprayed Fe-Al/Cr3C2 composite coatings

Fe-Al/Cr3C2 composite coatings were manufactured using high velocity arc spraying （HVAS） technology. The high temperature erosion, wear and corrosion resistance of the coatings were investigated. The coating properties such as bonding strength, porosity, hardness as well as microstructures were characterized. The results show that the coatings have relatively high heat tremble bond strength, hardness, and typical layer-shaped coatings＇ microstructures. With the rise of temperature, the coating erosion resistance increases too; the impingement angel does effects on erosion properties, and the erosion mechanism changes from ductile to brittle behaviors at 450℃. The coatings have good room temperature wear resistance and relatively good high temperature resistance. The wear mechanism of the coatings is peeling wear behavior. The coatings have excellent high temperature corrosion resistance because of the produce of oxides during corrosion.     

金属基陶瓷涂层的耐高温及抗热冲击性能

以自制无机胶粘剂、通过添加耐高温耐磨陶瓷骨料A12 O3,WC,SiC混合后涂覆于A3钢表面制得陶瓷涂层,研究了调胶比（氧化铜与磷酸盐的配比）、骨胶比（胶粘剂与陶瓷骨料的配比）不同对金属基陶瓷涂层耐高温及抗热冲击性能的影响;并分析了金属基体与陶瓷涂层间的结合机理．结果表明：调胶比为0．5g／ml此涂层能承受1300℃以上的高温．骨胶比比为0．30：1（质量比）时,制备的陶瓷涂层抗热冲击性能最佳,能承受600～700℃的16次以上的热震试验．     

热处理温度对CrMoNi铸铁基化学镀Ni-P层显微结构与性能的影响

采用化学镀技术在CrMoNi高合金铸铁表面沉积Ni—P合金镀层,采用维氏硬度仪、M-2000摩擦磨损机、SEM和EDAX等手段研究了热处理温度对Ni-P合金镀层组织结构和性能的影响,并对磨损机理进行了分析．研究结果表明：CrMoNi合金基体表面沉积Ni—P合金镀层能有效改善CrMoNi合金基体硬度和耐磨性．经过350℃热处理时,获得的Ni-P合金镀层硬度达到极值1072HV,为基体硬度的4．5倍,耐磨性最佳,磨损率仅为基体的0．68％o,镀层的磨损机制为轻微的黏着磨损．