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。     

等离子喷涂WC-12Co/NiCrAl复合涂层的摩擦磨损特性

以NiCrAl涂层为粘结层,用等离子喷涂工艺在TC4钛合金表面制备了WC-12Co/NiCrAl复合涂层。通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度仪等手段分析了涂层微观形貌、化学成分和显微硬度,并用磨损试验考察了WC-12Co/NiCrAl复合涂层的摩擦磨损特性。结果表明:WC-12Co涂层表面未熔颗粒较多,涂层截面孔隙率为10.2%;WC发生部分分解,出现W2C、Co6W6C等新相;涂层与基体结合界面为机械结合+局部微冶金结合方式;显微硬度为双态Weibull分布,呈现不同位置结构的差异化。WC-12Co涂层表现出良好的减摩及耐磨性能,同载荷下摩擦因数低于基体,磨损失重为基体的1/10,磨粒磨损是其主要磨损机制。     

机床液压设备表面喷涂WC-10Co4Cr涂层与性能研究

采用超音速火焰喷涂法在机床液压设备表面热喷涂了WC-10Co4Cr涂层,并对涂层显微形貌、物相组成、耐磨性能和耐腐蚀性能进行了测试。结果表明,WC-10Co4Cr涂层的物相组成主要为WC、W_2C、Co Cr和Co相;WC-10Co4Cr涂层较为致密、均匀,孔隙率约为0.75%;WC-10Co4Cr涂层的体积损失量约为基体的1/150,表现出优良的抵抗滑动摩擦磨损能力;虽然电镀硬铬可以提升材料的耐腐蚀性能,但WC-10Co4Cr涂层的耐腐蚀性能更加优越,腐蚀速率约为基体材料的2%。     

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。     

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。     

W1813N无磁不锈钢表面激光熔覆Ni60与WC-12Co/Ni25涂层的组织结构和磨损行为

利用激光熔覆技术分别在W1813N无磁性不锈钢表面制备高硬度镍基自熔性合金Ni60（60HRC）涂层和低硬度Ni25基WC-12Co复合涂层。利用扫描电子显微镜（SEM）、能谱（EDS）、X射线衍射仪（XRD）和台阶仪,分析激光熔覆制备Ni60涂层和WC-12Co/Ni25复合涂层的显微组织、相组成和磨损行为。利用显微硬度、摩擦系数、磨痕轮廓对比两种涂层的耐磨性和磨损机制。结果表明,Ni60涂层显微组织主要为树枝晶和等轴晶,且Cr23C6, Cr2B等强化相弥散分布在?-Ni和FeNi固溶体晶界;而WC-12Co/Ni25复合涂层中WC-12Co颗粒弥散镶嵌于低硬度Ni25基质,复合涂层中WC-12Co颗粒体积比达到32.5%。复合涂层中最大和最小显微硬度差异达到648 HV。尽管两种涂层的摩擦系数相近,但复合涂层的磨损体积仅为Ni60涂层的10%,Ni60涂层表面的磨痕特征为犁沟状和塑性粘附,复合涂层磨痕表面为WC碎屑和塑性粘附,因此Ni60涂层的磨损失效机制为磨粒磨损和粘着磨损,而复合涂层磨损机制为粘着磨损,以上结果表明WC-12Co/Ni25复合涂层具有更好的耐磨性。     

HVOF喷涂Cr3C2-25NiCr涂层和WC-12Co涂层的组织结构及抗磨蚀性能

采用HVOF喷涂技术在水轮机用0Cr13Ni5Mo不锈钢表面分别制备Cr₃C₂-25NiCr涂层和WC-12Co涂层。利用光学显微镜、显微硬度计、冲击韧性试验机、摩擦磨损试验机、扫描电子显微镜分析比较了两种涂层的微观组织结构、显微硬度、孔隙率、冲击韧性、抗磨损性能。结果表明：Cr₃C₂-25NiCr涂层的孔隙率为0.97%,平均显微硬度为1 113 HV,WC-12Co涂层的孔隙率为0.56%,平均显微硬度为1 241 HV;WC-12Co涂层的冲击韧性和抗磨蚀性能均优于Cr₃C₂-25NiCr涂层,涂层的失效主要是砂粒、水、气泡三相流复合磨蚀作用的结果。     

超音速等离子喷涂WC-17Co纳米涂层的性能

采用超音速等离子喷涂在0Cr13Ni5Mo不锈钢表面制备了纳米和微米WC-17Co涂层,并对比了2种涂层的孔隙率、结合强度、硬度和耐磨性。结果表明,纳米涂层的致密性和结合强度均高于微米涂层,其孔隙率仅为0.56%,结合强度大于69.2 MPa;纳米涂层和微米涂层的硬度是基体的3.9和3.8倍,硬度值从涂层的表面到底部逐渐增加;基体磨损为磨粒磨损+粘着磨损+层状剥落,2种涂层磨损均为磨粒磨损。纳米涂层的孔隙率低、硬度高、表面抗压性强使其表现出更优的耐磨性。     

结晶器表面超音速火焰喷涂WC-12Co涂层的组织性能分析

在结晶器铜板表面超音速火焰喷涂WC-12Co涂层,通过SEM、EDS和XRD分析了涂层的表面形貌、成分变化及涂层与基体的结合性能,采用正交试验设计分析4种喷涂工艺参数对涂层孔隙率、显微硬度和结合强度的影响.结果表明,在氧气流量为850 L/min、煤油流量为6.0 g/h、喷涂距离为400 mm、涂层厚度为0.4 mm条件下,涂层的孔隙率较低,显微硬度较高,且结合强度较大,综合性能达到最优.     

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。     

超音速火焰喷涂金属陶瓷涂层与电镀硬铬在盐雾气氛下的腐蚀-磨损机制研究

航空和海洋工程的关键部件在遭受磨损的同时受到海洋苛刻气氛的腐蚀破坏,而采用超音速火焰喷涂（HVOF）金属陶瓷涂层已成为一种新兴防护技术。为考察碳化物类金属陶瓷涂层的在海洋气氛下的抗腐蚀与抗磨损性能,采用超音速火焰喷涂技术制备了WC-10Co4Cr和Cr3C2-NiCr两种典型的金属陶瓷涂层,采用自制的盐雾喷射腐蚀-磨损装置,研究涂层的腐蚀-磨损行为,同时与传统的硬铬镀层作对比,并采用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDAX)等表征试样的腐蚀磨损形貌特征。结果显示,在干燥大气环境下铬镀层主要表现为黏着-磨损机制,Cr3C2-NiCr涂层同时表现出黏着-磨损与磨粒-磨损机制,而WC-10Co4Cr则表现为单纯的磨粒-磨损。施加盐雾气氛后,试样表面形成有液态膜,摩擦系数与磨损量均有所下降。盐雾气氛下增大摩擦副的载荷压力,Cr3C2-NiCr涂层的磨损量增加很快,而WC-10Co4Cr涂层的磨损机制发生转变,磨损量出现不增反降现象。     

The Dry Sliding Wear Behavior of HVOF-Sprayed WC: Metal Composite Coatings

WC-based cermet coatings containing various metallic binders such as Ni, Co, and Cr are known for their superior tribological properties, particularly abrasion resistance and enhanced surface hardness. Consequently, these systems are considered as replacements for traditional hard chrome coatings in critical aircraft components such as landing gear. The purpose of this investigation was to conduct a comparative study on the dry sliding wear behavior of three WC-based cermet coatings (WC-12Ni, WC-20Cr₂C₃-7Ni, and WC-10Co-4Cr), when deposited on carbon steel substrates. Ball on disk wear tests were performed on the coatings using a CSEM Tribometer (pin-on-disk) with a 6-mm ruby ball at 20 N applied load, 0.2 m/s sliding velocity, and sliding distances up to 2000 m. Analysis of both the coating wear track and worn ruby ball was performed using optical microscopy and an Alphastep-250 profilometer. The results of the study revealed both wear of the ruby ball and coated disks allowed for a comparison of both the ball wear and coating wear for the systems considered. Generally, the use of Co and Cr as a binder significantly improved the sliding wear resistance of the coating compared to Ni and/or Cr₂C₃.     

高速电弧喷涂含稀土FeMnCrNiAl/Cr3C2复合涂层的组织与耐磨性能

利用高速电弧喷涂技术在20钢表面分别制备了含稀土和不含稀土的FeMnCrNiAl/Cr3C2涂层。结合光学显微镜、显微硬度、场发射扫描电子显微镜、能谱分析等分析方法对喷涂层的微观组织、显微硬度、结合强度、常温滑动摩擦磨损、高温冲蚀磨损等性能进行研究。结果表明:FeMnCrNiAl/Cr3C2涂层具有较高的结合强度、显微硬度和耐磨性能,加入稀土能降低涂层摩擦系数、提高涂层常温滑动磨损和高温冲蚀磨损性能。     

粉末原料粒径对WC-17Co涂层性能的影响

本文利用超音速火焰喷涂技术喷涂四种不同粒径的WC-17Co粉末,评价粉末粒径对涂层机械性能和抗磨粒磨损性能的影响。结果表明,粉末的粒径越小,在超音速焰流作用下获得的速度和温度越高,形成的涂层越致密,颗粒间的粘接强度越高,同时涂层的显微硬度也越高。WC-17Co粉末的粒径越小,获得涂层的孔隙直径越小,颗粒间的粘接缺陷越少,因此涂层的抗磨粒磨损性能越好。但是当WC-17Co粉末的粒径过于微小时,涂层的断裂韧性将受到影响。在本文研究的四种粒径分布的WC-17Co粉末中,中间粒径且分布范围集中的粉末制得的涂层兼具良好的机械性能和抗磨粒磨损性能。     

等离子喷涂纳米WC-17Co涂层高温磨损性能

磨损是材料失效的主要失效形式之一,纳米WC-Co涂层技术可望成为解决重大装备关键零部件耐磨的关键技术。文中用等离子喷涂的方法制备了纳米WC-17Co涂层以及超细WC-17Co涂层,研究了涂层的高温磨损性能及失效机理。结果表明,WC-17Co纳米涂层与同成分的超细涂层相比具有较高的耐高温磨损性能。纳米涂层与超细涂层高温磨损失效机理不同,WC-17Co纳米涂层的高温磨损失效机理以磨粒磨损为主,伴随着黏着磨损,超细涂层的高温磨损失效机理以低延性开裂和黏着磨损为主,伴随有磨粒磨损。     

Effect of Atmospheric Plasma Spraying Power on Microstructure and Properties of WC-(W,Cr)2C-Ni Coatings

WC-(W,Cr)₂C-Ni coatings were prepared by atmospheric plasma spraying (APS) with different spraying powers. The effect of spraying power on microstructure, phase composition, hardness, fracture toughness, and oscillating dry friction and wear behaviors of the coatings were studied. Simultaneously, the microstructure and properties of the as-sprayed coatings were compared with those of WC-17Co coating prepared under the optimal spraying power. It was found that spraying power had significant effect on the molten degree of feedstock powder and phase composition as well as microstructure and properties of WC-(W,Cr)₂C-Ni coatings. WC-(W,Cr)₂C-Ni coating deposited at a moderate spraying power of 22.5?kW had the highest fracture toughness and the best wear resistance. WC-17Co coating obtained under the moderate spraying power had poor fracture toughness and wear resistance. Moreover, the four kinds of coatings were all dominated by subsurface cracking and removal of materials when sliding against Si₃N₄ ball under unlubricated conditions.     

Slurry Erosion Behavior of F6NM Stainless Steel and High-Velocity Oxygen Fuel-Sprayed WC-10Co-4Cr Coating

WC-10Co-4Cr coating was applied to the surface of F6NM stainless steel by high-velocity oxygen-fuel spraying. The slurry erosion behavior of the matrix and coating was examined at different rotational speeds using a self-made machine. This experiment effectively simulates real slurry erosion in an environment with high silt load. At low velocity (<6 m/s), the main failure mechanism was cavitation. Small bubbles acted as an air cushion, obstructing direct contact between sand and the matrix surface. However, at velocity above 9 m/s, abrasive wear was the dominant failure mechanism. The results indicate that WC-10Co-4Cr coating significantly improved the slurry resistance at higher velocity, because it created a thin and dense WC coating on the surface.     

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。