超音速火焰喷涂WC-Co与NiCr-Cr2C3涂层磨损性能研究

采用超音速火焰喷涂(HVOF)工艺制备了WC-Co和NiCr-Cr2C3涂层,测定了涂层孔隙率、显微硬度及油润滑下摩擦磨损过程中涂层材料失重,得出涂层摩擦系数随时间的变化关系,分析了涂层摩擦磨损机理.结果表明,WC-Co和NiCr-Cr2C3涂层致密,孔隙率分别为1.29%和1.08%,显微硬度分别为1140HV0.3和950HV0.3.两种涂层均在摩擦时间25min时进入稳定磨损阶段,稳定摩擦系数均为0.1,涂层摩擦失重极小.油润滑下WC-Co涂层的摩擦磨损方式主要以为接触疲劳为主,伴随轻微的粘着磨损和磨粒磨损;NiCr-Cr2C3涂层碳化物的剥落和表面划痕较为明显,表面裂纹明显增多.     

空气超音速火焰喷涂、冷喷涂与电镀制备电触头银层的组织结构与摩擦磨损性能对比

电触头是电力输送系统中的关键元器件,其失效方式与触头表面涂层的磨损密切相关。采用空气超音速火焰喷涂工艺(HVAF)和冷喷涂工艺(CS)分别制备了银涂层;采用往复摩擦试验研究了涂层在不同载荷、频率条件下的摩擦磨损性能,并与电镀银镀层的性能进行了对比;采用扫描电镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)研究了涂层磨痕的表面形貌和成分,并对涂层的摩擦磨损机理进行了分析和讨论。结果表明：空气超音速火焰喷涂和冷喷涂工艺均可制备较厚的致密银涂层;冷喷涂制备的银涂层硬度较高,在高频、高载荷条件下具有较小的摩擦系数和较低的磨损量;空气超音速火焰喷涂和冷喷涂制备的银涂层的磨损机制主要为疲劳磨损。     

超音速火焰喷涂Ni基涂层性能的研究

采用超音速火焰喷涂技术方法制备三种镍基涂层，并研究了涂层的显微组织和性能。结果表明：使用烧结粉末Ni60制备的涂层结合强度、显微硬度均高于包覆粉末Ni包C、Ni包MoS2制备的涂层，Ni包C涂层中产生大量的气体并含有许多的未熔软质相，使得其结合强度、显微硬度最4g；镍在涂层中起粘结作用，镍含量的增加能显著提高涂层的结合强度和显微硬度；涂层中的MoS2和C相明显降低涂层的摩擦系数。     

多元高铝青铜优化Ni60合金涂层减摩性能的研究

采用超音速等离子喷涂技术在45#钢基体上制备高铝青铜含量分别为0、5%、10%的镍基合金/高铝青铜复合涂层。采用XRD对3组涂层的相结构进行分析,测定基体-涂层的显微硬度,并研究涂层与对磨件304不锈钢的干摩擦行为,探讨高铝青铜的加入对镍基合金涂层力学性能及摩擦学性能的影响。结果表明,随着高铝青铜的加入,涂层的显微硬度和摩擦系数明显降低。其中含10%高铝青铜的复合涂层硬度波动性趋于稳定;而高铝青铜含量为5%时,在低载荷下涂层的摩擦系数较未加高铝青铜低,随着载荷增加,摩擦系数缓慢增加,到200N高载荷时,3种涂层的摩擦系数基本相同(约0.25),其减摩作用不再明显。较低载荷下含高铝青铜的涂层具有较低的摩损量,而高载荷下,含5%高铝青铜的涂层较其它两组涂层具有更低的磨损量,总体摩擦磨损性能优良。     

超音速火焰喷涂CoCrMoSi涂层的组织与性能

利用超音速火焰喷涂(HVOF)技术在连铸结晶器(CrZrCu合金)表面喷涂CoCrMoSi合金涂层,通过金相显微镜、扫描电镜考察涂层的微观组织,并利用显微硬度计、磨损试验机等研究了涂层的耐磨性能.结果表明:利用HVOF技术制备的CoCrMoSi涂层均匀致密,边界氧化物含量较少,孔隙率为2.83%,涂层平均硬度为840 HV,是基体材料的4倍以上;加载150 N、磨损3 min后,未喷涂试样表面为黏着磨损,磨屑体积为256.594 mm3,摩擦系数为0.802 7;已喷涂试样表面为磨粒磨损,磨屑体积为1.607 mm3,摩擦系数为0.612 5;由此可见,CoCrMoSi合金涂层提高了基体硬度,降低了摩擦系数,显著地改善了CrZrCu基体的耐磨性能.     

Cr3C2对45钢表面超音速火焰喷涂制备的Ni基合金涂层热态抗磨损性能的影响

采用JP8000型超音速火焰喷涂设备(HVOF)在45钢基体上制备了不同Cr_3C_2含量的镍基合金涂层,利用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜及能谱仪等仪器对涂层组织进行分析,并测定其硬度;采用CFT-Ⅰ型材料表面性能综合测试仪进行摩擦磨损实验,分别测量在50℃、100℃、150℃、200℃、250℃、300℃温度条件下各涂层的摩擦系数及磨损量。结果表明:当摩擦磨损温度在250℃以下时,镍基合金涂层的摩擦系数和磨损量由于氧化物薄膜的产生,呈现出随温度升高而下降的趋势,而温度达到250℃及以上时产生了严重的粘着磨损,磨损性能随之降低;在镍基合金中添加一定量的Cr_3C_2,可生成Cr_7C_3、CrB等多种硬质相,对涂层起到强化作用,改善了涂层在热态条件下的耐磨损性能;镍基合金中Cr_3C_2的添加量在37.5%左右时,涂层的综合性能优良。     

超音速火焰喷涂WC-10Co-4Cr涂层的微观组织与摩擦磨损性能

采用超音速火焰(High Velocity Oxygen Fuel,HVOF)喷涂技术在Q235钢基体上制备WC-10Co-4Cr涂层。利用透射电子显微电镜、扫描电子显微电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机等手段对涂层的微观组织结构和摩擦磨损性能进行研究。结果表明:采用HVOF喷涂技术制备的WC-10Co-4Cr涂层结构致密,与基体结合良好,孔隙率为0.67%。涂层中的物相以WC为主,此外还含有少量W2C相和非晶相。涂层的平均显微硬度为1230HV0.3。WC-10Co-4Cr涂层具有良好的耐摩擦磨损性能,累计磨损量(14.4mg)仅为Cr12MoV冷作模具钢的2/5。磨粒磨损为WC-10Co-4Cr涂层的主要磨损机制。     

超音速火焰喷涂氧化铬陶瓷涂层的干滑动摩擦磨损性能

采用箱式电阻炉对超音速火焰喷涂氧化铬陶瓷涂层进行热处理,利用显微硬度计、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和摩擦磨损试验机等设备,研究热处理温度对氧化铬涂层室温条件下干摩擦性能的影响,并讨论涂层的磨损机制。结果表明,在实验条件下,500℃热处理涂层的综合耐磨减摩性能最好。热处理未能改变涂层的磨损机制,在10N载荷下,涂层的磨损机制以磨粒磨损为主,并伴有轻微的剥落磨损;而在25N载荷下,涂层的磨损机制则以剥落磨损为主,并伴有磨粒磨损。     

爆炸喷涂Cr3C2-25NiCr涂层的微观结构及性能

为了使Cr_3C_2-NiCr涂层能够应用于水力机械表面,采用爆炸喷涂技术在0Cr13Ni4Mo不锈钢基材表面制备了Cr_3C_2-25NiCr涂层,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、金相分析仪、拉伸试验机、显微硬度计、摩擦磨损试验机、电化学工作站等手段研究分析了该涂层的微观形貌、孔隙率、结合强度、显微硬度、耐磨性能、耐蚀性能等。结果表明:爆炸喷涂Cr_3C_2-25NiCr涂层具有高致密结构,平均孔隙率仅为0. 76%,并且其结合强度高达82 MPa;涂层平均显微硬度为1 026 HV2 N,远高于基体;且在相同试验条件下,涂层的磨损量仅为基体的1/72;同时涂层还具有远高于基体的耐腐蚀性能。     

超音速火焰喷涂Ni基涂层组织与性能的研究

采用超音速火焰喷涂技术(HVOF)制备了3种镍基涂层,并研究了涂层的显微组织和性能.结果表明:使用烧结粉末Ni60制备的涂层结合强度、显微硬度均高于包覆粉末Ni包C、Ni包MoS2制备的涂层,Ni包C涂层中产生大量的气体并含有许多的未熔软质相,使得其孔隙率最大,结合强度、显微硬度最低;镍在涂层中起粘结作用,镍含量的增加能显著提高涂层的结合强度和显微硬度;涂层中起减磨作用的MoS2和C相会明显降低涂层的结合强度.     

超细粉末低温超音速火焰喷涂WC-10Co-4Cr涂层及其干摩擦磨损性能

为了进一步提高超细粉末WC喷涂层的性能,以5~15μm的超细WC-10Co-4Cr粉末为材料,分别采用低温超音速火焰喷涂(LT-HVOF)和超音速火焰喷涂(HVOF)技术在316L不锈钢表面制备WC涂层。通过聚焦离子束(Focused ion beam,FIB)对WC-10Co-4Cr粒子剖面形貌进行了原位切割并分析,利用SEM形貌、EDS谱和摩擦磨损试验对涂层的显微结构和干摩擦磨损性能进行了表征。结果表明:HVOF的高焰流温度使超细WC-10Co-4Cr粉末的粘结相充分熔融,WC硬质相溶于粘结相或发生脱碳,形成Cox(WC)y脆性相和W2C相,另外因Cr较低的表面张力使涂层内界面存在富Cr带,而LT-HVOF涂层没有富Cr带;LT-HVOF涂层的摩擦系数和磨损率分别为0.632 2,1.560×10-5mm3/(N·m),均低于HVOF涂层;2种WC涂层的磨损形式均以磨粒磨损为主,HVOF涂层中的富Cr带在载荷作用下形成裂纹并易于沿其扩展,造成涂层较大块剥落,降低了WC涂层的耐磨性能。     

电磁轨道失效与表面喷涂Mo技术研究

为提高电磁轨道材料性能,采用等离子喷涂技术在45CrNiMoVA钢表面制备了Mo涂层,观察了涂层显微形貌,测试了显微硬度和载流摩擦磨损性能,并与基体进行了比较。结果表明:Mo涂层显微硬度平均值为482.3HV1 N,比基体45CrNiMoVA钢硬度提高1倍。涂层与基体结合强度为41.5 MPa,结合方式为机械结合;同等载流摩擦磨损试验条件下,与基体45CrNiMoVA钢相比,Mo涂层磨合时间较短,摩擦系数更小(0.6),耐电弧烧蚀能力强,磨损量小;涂层磨损机理为断续式黏着磨损。     

不同基体超音速火焰喷涂Cr_3C_2-20NiCr涂层的性能

采用超音速火焰(HVOF)喷涂技术在不同基体(38CrMoAl和316L)上制备了Cr_3C_2-20NiCr涂层。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪、拉曼(Raman)光谱仪分别对涂层的微观结构和物相进行分析,并利用万能力学试验机、冲击试验机、马弗炉、高温摩擦试验机和高温维氏显微硬度计分别测试涂层的拉伸结合强度、抗机械冲击性能、抗热冲击性能、耐磨损性能及高温显微硬度。结果表明:采用HVOF喷涂技术在38CrMoAl、316L基体上制备的Cr_3C_2-20NiCr涂层均表现出良好的拉伸断裂强度(均超过70 MPa),拉伸断裂机理主要表现为脆性断裂,局部表现为韧性断裂;机械冲击失效形式主要为层间开裂和涂层内部硬质颗粒剥离两种方式;316L基体硬度较38CrMoAl高,粉末颗粒冲击较硬基体使其变形充分,从而使316L基体涂层具有相对较低的孔隙率(3.83%),因此,316L基体涂层的抗热冲击、抗氧化和耐磨损性能相比38CrMoAl基体涂层好;两种涂层室温时主要发生磨粒磨损,600℃时涂层硬度降低,主要磨损机理为氧化磨损、剥层磨损并伴随着轻微的磨粒磨损。     

滑靴耐磨减摩涂层制备

目的制备减摩耐磨涂层,使滑靴在高速干摩擦条件下运动时能够减弱由于颗粒磨损、表面凿削和高温热烧蚀而引起的烧蚀和磨损。方法使用超音速火焰喷涂技术,在滑靴滑轨同材料试样上喷涂NiCr-Cr_3C_2耐磨涂层,并且加入不同质量分数的Ni包MoS_2粉末对涂层性能进行优化,接着通过对制得的涂层进行硬度、结合强度、摩擦磨损系列试验,对比各项试验结果得到了最优粉末质量分数配比,从而使制得的涂层在具有耐磨基础的同时也能达到减摩的效果。结果对涂层进行各种性能表征,综合各种试验结果可得出,选择Ni包MoS_2的质量分数为16%～24%之间时,涂层的综合效果最好。结论制得的涂层应用在滑靴摩擦表面上不仅可以使滑靴基体的表面温升缓慢,还能够极大程度上降低热烧蚀的发生,有效解决了滑靴高速运动下由于温升而使材料气化的问题。     

超音速等离子喷涂12Co-WC涂层在含沙油润滑条件下的摩擦学行为

为探讨含沙油润滑条件下材料的磨损问题,采用超音速等离子喷涂技术在45钢表面制备了12Co-WC涂层.使用T-11球-盘式摩擦磨损试验机考察了涂层在含沙油润滑条件下的摩擦磨损性能.结果表明.超音速等离子喷涂12Co-WC涂层具有致密的组织、高的强度和硬度,在含沙油润滑条件下的摩擦系数略低于灰铸铁,耐磨性比灰铸铁提高4～8倍,同时磨损体积对沙粒尺寸和沙粒含量的变化不敏感.超音速等离子喷涂12Co-WC涂层的失效以磨粒磨损及WC颗粒和喷涂粒子剥落为主.     

结晶器铜板等离子喷涂镍-石墨涂层的耐磨性

为提高连铸结晶器铜板的使用寿命和铸坯质量,采用超音速等离子喷涂技术在结晶器铜板材料Cr-Zr-Cu基体上制备镍-石墨自润滑涂层,利用扫描电镜(SEM)对喷涂粉末和涂层的组织形貌进行表征,通过球-盘式摩擦磨损实验研究载荷和温度对镍-石墨自润滑涂层、摩擦系数、磨损量的影响,并对涂层的磨损机制进行分析.结果表明:利用超音速等离子喷涂制备的镍-石墨涂层与基体结合良好,结构致密;涂层的摩擦系数和磨损量均随着载荷的增加而增加,不同载荷下涂层的磨损机制均是磨粒磨损,且随着载荷增加,磨粒磨损加剧;涂层的摩擦系数随着温度的增加而增加,且磨损机制均为氧化磨损,但是温度为225℃时,以石墨的润滑作用为主,温度为425℃时,石墨相被氧化镍覆盖,石墨的润滑作用降低,以氧化镍的润滑作用为主.镍-石墨涂层能显著降低Cr-Zr-Cu基体的摩擦系数和磨损量,提高结晶器的耐磨性能.     

不同喷涂工艺下NiCoCrAlYTa涂层的显微结构和性能

为探索不同喷涂工艺对NiCoCrAlYTa涂层的显微结构和性能的影响规律,确定最优工艺,采用大气等离子、低压等离子、常规超音速火焰和低温超音速火焰4种工艺在镍基单晶高温合金表面制备了NiCoCrAlYTa涂层。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和显微硬度计等分析手段对喷涂态涂层的相组成、显微结构和显微硬度等进行了表征。结果表明,不同喷涂工艺下涂层的相组成均为γ′-Ni_3Al、β-NiAl和γ-Ni固溶体。低压等离子和超音速火焰喷涂的涂层致密且孔隙率低,其中超音速火焰喷涂的涂层孔隙率低于1%。低压等离子和低温超音速火焰喷涂的涂层氧含量很低,控制在0.3%~0.6%的范围。综合来说,低温超音速火焰喷涂工艺制备的涂层结构致密,孔隙率和氧含量很低。该工艺是沉积NiCoCrAlYTa涂层的首选。     

镍铝青铜基冷喷涂Cu402F与Cu涂层的力学性能

针对镍铝青铜合金在实际工况中的常见失效形式,采用冷喷涂技术在镍铝青铜9442合金上制备了紫铜和Cu402F修复涂层。使用OM以及SEM观察了涂层表面与截面的微观形貌,使用XRD对涂层进行表征,使用拉伸试验机、纳米压痕试验仪、摩擦磨损试验机测试了涂层的结合强度、显微硬度、弹性模量和摩擦学性能。结果表明:冷喷涂Cu402F涂层和紫铜涂层较为致密,厚度约为900μm;Cu402F涂层和紫铜涂层平均结合强度分别为34.37MPa和18.6MPa,显微硬度分别为5.79GPa、2.11GPa,弹性模量分别为198.23GPa、138.54GPa;Cu402F涂层摩擦系数、磨损率较低,减摩耐磨性能优于紫铜涂层。     

热处理对钛合金激光熔覆自润滑耐磨复合涂层组织和摩擦学性能的影响

为了进一步提高钛合金激光熔覆层的质量,以Ni Cr/Cr_3C_2-WS2复合粉末为原料,采用激光熔覆技术在Ti6Al4V(TC4)钛合金表面制备了自润滑耐磨复合涂层,并将复合涂层在600℃下保温1 h,采用扫描电镜、X射线衍射仪、摩擦磨损试验系统地分析了涂层热处理前后的组织、显微硬度和摩擦学性能的变化及其机理,研究了热处理对自润滑耐磨复合涂层性能的影响。结果表明:自润滑耐磨复合涂层的主要物相为韧性相Ni Ti2,增强相Cr_3C_2、Cr7C_3、Ti C以及润滑相Ti_2SC、Cr S;热处理1 h后涂层的显微硬度(928.8 HV5 N)相对于未热处理涂层(1 076.1HV5 N)略有下降;相对于未热处理涂层,热处理1 h后的涂层表现出良好的耐磨减摩性能,其磨损机理为磨粒磨损。     

Q235钢表面热喷涂TiB2-50Ni金属陶瓷层的组织结构和性能

目前,对超音速火焰喷涂TiB2增强金属基复合涂层的耐磨性有一定研究,但对其抗热震性能和耐熔融金属腐蚀性能的报道较少.采用机械球磨制备了TiB2-50Ni金属陶瓷复合粉末,通过超音速火焰喷涂技术在Q235钢表面制备TiB2-50Ni金属陶瓷涂层.采用扫描电镜和X射线衍射技术分析了涂层的微观组织和物相,采用HVS-1000显微硬度计测试涂层的硬度值,采用水淬法测试涂层的抗热震性能,并研究了涂层的耐熔融Al-12.07％Si合金腐蚀性及耐磨损性能.结果表明:TiB2-50Ni涂层具有层状结构,组织致密;TiB2-50Ni涂层的主要物相为TiB2和Ni,与喷涂粉末的相同;涂层的硬度值为(348±37) HV3N;涂层与基体结合良好,耐蚀性良好,经60 h的熔融Al-12.07％Si腐蚀后,磨损失重量是Q235低碳钢的1/4;涂层抗热震性能良好,耐磨性较基体明显提高.