低温超音速火焰喷涂纳米WC-10Co4Cr涂层的显微结构和性能

以纳米和微米WC-10Co4Cr粉末为热喷涂粉末,采用低温超音速火焰喷涂（LT-HVOF）和超音速火焰喷涂（HVOF）技术制备了WC-10Co4Cr涂层,采用SEM、XRD、和显微硬度仪等对LT-HVOF WC涂层显微结构和性能进行了表征.结果表明：n-WC涂层、lm-WC涂层的显微结构与普通超音速火焰喷涂WC涂层没有明显的区别,其主晶相为WC; m-WC涂层呈明显的层状结构,涂层中WC颗粒尖端发生了钝化和部分熔化,粒径变小,并形成了WC/的核壳结构;其主晶相为.n-WC涂层显微硬度较lm-WC涂层低,但其韧度高而使涂层的磨损失重最低;m-WC涂层的显微硬度和韧度最低,磨损失重最大.     

WC-Co(Cr)超音速火焰喷涂粉末和涂层性能

采用喷雾造粒和真空烧结工艺制备粒度15~45μm的WC-12%Co(WC12Co)、WC-17%Co(WC17Co)、WC-10%Co-4%Cr(WC10Co4Cr)球形喷涂粉末,并采用超音速火焰喷涂(HVOF)法在同一喷涂参数下制备WC12Co,WC17Co,WC10Co4Cr涂层,应用金相显微镜、X-射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度计等表征粉末和涂层的结构和性能。结果表明:制备的3种碳化钨基喷涂粉末球形度高,流动性好(~13s/50g),松装密度接近(4.8~5.0 g/cm3),粉末物相均为WC和Co相,各粉末微观结构和物理性能均满足液体燃料HVOF喷涂要求;3种粉末制备的涂层的沉积率高(52%~55%)、孔隙率低(1.1%)、显微硬度高(1200~1 300 HV300g);各涂层脱碳程度小,涂层物相均为WC、W2C和非晶或纳米晶相;相同喷涂工艺下WC17Co、WC12Co、WC10Co4Cr涂层的耐磨粒磨损性能依次增强,同时WC10Co4Cr涂层具有较强的耐盐雾腐蚀性能。     

喷涂距离对超音速火焰喷涂WC10Co4Cr涂层沉积效率及耐磨粒磨损性能的影响

以-45~+15μm WC10Co4Cr团聚烧结球形喷涂粉末为原料,采用GTV超音速火焰喷涂(HVOF)系统K2喷枪,通过改变喷涂距离(300、340和380 mm)制备3种涂层,应用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度计等表征涂层结构和性能。结果表明:随喷涂距离减小,WC10Co4Cr涂层孔隙率降低、显微硬度增加、耐磨粒磨损性能增强,但粉末的沉积效率降低;喷涂距离为300~380 mm时,WC10Co4Cr涂层的物相组成均为WC、W2C及少量非晶相;喷涂距离为300~340 mm时,WC10Co4Cr涂层显微硬度和耐磨粒磨损性能变化较小;结合磨损区域中心位置的微观结构、涂层物理性能和表面粗糙度变化,探讨WC10Co4Cr涂层的磨粒磨损和喷涂距离的影响机制。     

多尺度原料WC热喷涂粉末特性分析

采用不同粒度的原料WC,利用团聚烧结法制备了四种WC-10Co-4Cr粉末A、B、C、D,并使用超音速火焰喷涂工艺（HVOF）制备了四种粉末相对应的涂层,测试了涂层的显微硬度、开裂韧性、磨粒磨损性能.并利用扫描电子显微镜和金相显微镜对喷涂粉末的组织结构进行了观察分析.结果表明：不同WC原料生产的粉末具有很好的球形度和流动性;粉末涂层组织结构致密;WC原料较细其涂层硬度、耐磨性较好,韧性较低;反之成立.可见不同WC原料生产的粉末涂层各有其不同的性能特点.     

超音速火焰喷涂技术制备的双峰WC–CoCr涂层磨粒磨损特性

采用超音速火焰喷涂(high velocity oxy-fuel,HVOF)工艺分别制备了双峰结构和常规结构的WC–CoCr复合涂层。比较了不同结构WC–CoCr涂层的组织结构、显微硬度和断裂韧性;在涂层磨粒磨损实验的基础上,探讨了双峰结构WC–CoCr涂层的磨损机理。结果表明:与常规结构的WC–CoCr复合涂层相比,在由含质量分数30%超细WC粉末制备的双峰结构涂层中,WC在黏结相中溶解最多,断裂韧性最低;由含质量分数50%超细WC粉末制备的双峰结构涂层最致密,显微硬度与断裂韧性最高,耐磨粒磨损性能最优良。     

HVOF 制备 MCrAlY 涂层过程中 WC 杂质颗粒的演变遗传行为研究

在热喷涂工业生产过程中,喷涂制备不同材料体系的涂层之前需要对送粉路径(送粉罐、送粉盘、搅拌器、送粉管路、送粉针)进行清理,但由于送粉路径内部结构复杂且存在静电吸附效应,使得残留于喷涂系统的粉末无法被完全去除,通常以微量杂质颗粒的形式被带入新涂层,进而影响新涂层的性能。为此,本文研究了在单晶基材表面采用高速火焰(HVOF)喷涂制备MCrAlY涂层过程中,送粉路径残留的WC杂质颗粒(WC-10Co4Cr)在涂层及涂层与基材界面处的遗传演变行为,分别采用SEM、EDS分析了WC杂质在喷涂态、热处理态涂层中的微观组织和相组成。研究结果表明,WC杂质颗粒确实存在于MCrAlY涂层中,并在后期热处理及氧化试验中进一步分解而固溶于涂层中,甚至扩散至单晶基材内部引起含W碳化物的生成,影响涂层及单晶基材的显微组织,改变局部的成分均匀性。同时,本文还采用ThermoCalc软件进行了热力学计算模拟,辅助分析了WC分解及W与C元素在显微组织中的遗传特性。对于WC类粉末和MCrAlY粉末共用的HVOF喷涂设备,建议给MCrAlY粉末配备单独的送粉路径,以确保涂层的纯净度与质量。     

喷雾转换法制备超细晶WC-12Co复合粉末HVOF涂层性能研究

采用超音速火焰喷涂(HVOF)技术,以喷雾转换法制备的超细晶WC-12Co复合粉末为热喷涂粉末原料,在45#钢基体上制备WC-12Co涂层,并测试涂层的显微硬度、开裂韧性及抗磨粒磨损性能,利用XRD对复合粉末及涂层进行相结构分析,用SEM对复合粉末及涂层截面进行显微观察。结果表明,在喷涂过程中,多孔空壳球形复合粉末中WC颗粒有明显的脱碳分解发生,涂层中含有W2C、Co2W4C、W和非晶相;涂层组织呈典型的层状结构,WC晶粒有圆润化和长大现象;涂层显微硬度HV0.3/10平均值为1 084、开裂韧性平均值为5.24 MPa·m1/2,涂层表面抗磨损性能随粗糙度降低和硬度增加而提高,平均磨损质量损失为0.783mg/min。     

三种热喷涂工艺制备WC/Co涂层性能比较

分析比较了常规大气等离子喷涂、爆炸喷涂和超音速火焰喷涂的WC/Co涂层的形貌、显微组织、孔隙率、硬度、结合强度及其耐磨性。结果表明,超音速火焰喷涂和爆炸喷涂层性能相当,涂层具有与粉末相近的相结构,与大气等离子喷涂相比,涂层具有高的致密度、硬度和良好的耐磨性,涂层与基体的结合情况也得到很大的改善。     

超音速火焰喷涂WC-12Co涂层抗磨粒磨损性能研究

采用超音速火焰(HVOF)喷涂工艺在316L不锈钢基体上制备了WC-12Co涂层,测试了涂层的结合强度、显微硬度、气孔率以及抗磨粒磨损性能。并利用XRD对喷涂粉末及涂层进行了相结构分析,用扫描电子显微镜对喷涂粉末、磨粒磨损前后的涂层表面形貌进行了观察。结果表明:在喷涂过程中,仅有很少量的WC粒子发生氧化脱碳。涂层的结合强度和显微硬度高,组织结构致密。在相同的实验条件下,316L的磨粒磨损量是WC-12Co涂层的95倍,这表明HVOF制备的WC-12Co涂层具有优异的抗磨粒磨损性能。     

超音速火焰喷涂WC-12Co涂层抗磨粒磨损性能研究

采用超音速火焰（HVOF）喷涂工艺在316L不锈钢基体上制备了WC-12Co涂层,测试了涂层的结合强度、显微硬度、气孔率以及抗磨粒磨损性能。并利用XRD对喷涂粉末及涂层进行了相结构分析,用扫描电子显微镜对喷涂粉末、磨粒磨损前后的涂层表面形貌进行了观察。结果表明：在喷涂过程中,仅有很少量的WC粒子发生氧化脱碳。涂层的结合强度和显微硬度高,组织结构致密。在相同的实验条件下,316L的磨粒磨损量是WC-12Co涂层的95倍,这表明HVOF制备的WC-12Co涂层具有优异的抗磨粒磨损性能。     

脉冲气动喷涂法制备WC基涂层性能及过程分析

本文介绍了用脉冲气动喷涂法(PGDS)制备WC基涂层的全过程,重点研究了气体压力、预热温度、喷涂粉末的温度等参数对涂层微观结构的影响。通过安装在喷枪上的粒子速度观测器和激光诊断系统,可以及时纠正粒子速度与喷涂参数的偏差。本文通过OM、SEM、XRD和显微硬度分析检测结果表明,随着粒子预热温度和速度的增加,涂层的微裂纹等缺陷减少,涂层的显微硬度增加。     

双尺度 WC-CoCr 涂层的组织结构分析

微纳米复合结构的碳化钨涂层的性能引人关注。以纳米碳化钨(≤200nm)、亚微米碳化钨(0.8μm)和微米碳化钨(2μm)为原料,制备了两种双尺度的微纳米复合结构碳化钨喷涂粉末,采用超音速火焰喷涂工艺制备了相应的涂层。利用扫描电镜、能量色散X射线光谱仪和透射电镜对涂层的物相结构进行了分析。结果表明,纳米微米复合粉涂层中的碳化钨保留率为96.7%;纳米亚微米复合粉末制备的涂层碳化钨保留率为92.5%。两种涂层中,W_2C均分布在WC附近,大颗粒WC颗粒仍保持原来的尖角形,小尺度WC颗粒部分呈圆角形,纳米-亚微米涂层中Co_3W_3C相分散于WC与非晶相之间。     

WC尺度对HVOF制备的WC-CoCr涂层抗冲蚀磨损性能的影响

采用超音速火焰喷涂(HVOF)工艺制备了多峰和纳米结构WC-10Co4Cr金属陶瓷涂层,采用OM、SEM和XRD方法分析了二种不同结构涂层的组织,测量了涂层的力学性能。研究了多峰和纳米结构涂层的干砂冲蚀磨损试验性能,并探讨了涂层的冲蚀磨损机理。结果表明:在HVOF喷涂过程中多峰WC-10Co4Cr粉末中的WC比纳米粉末脱碳程度低;相比于纳米涂层,多峰涂层在30(°)和90(°)冲蚀时抗干沙冲蚀磨损性能分别提高了35%和15%以上。多峰WC-10Co4C涂层具有优异的抗冲蚀磨损性能的主要原因是涂层具有多尺度组织结构、低孔隙率、高显微硬度和高开裂韧性。     

WC粉末粒度对超音速火焰喷涂WC-CoCr涂层组织性能的影响

采用超音速火焰喷涂(HVOF)工艺制备了纳米结构、双峰结构和常规结构3种WC-CoCr复合涂层。探讨了不同WC粉末粒度对涂层沉积过程的脱碳行为、涂层微观组织及力学性能的影响。结果表明:随WC颗粒尺寸减小,涂层脱碳率增大,W_2C含量增加,孔隙率降低,涂层的显微硬度和界面结合强度增大;但是纳米结构涂层中粘结相的非晶化现象严重,断裂韧度显著下降;双峰结构涂层因纳米、亚微米WC颗粒的合理搭配和协同效应表现出最好的断裂韧性,同时兼具较高的显微硬度和界面结合强度。     

WC粒度对超音速火焰喷涂WC-10Co-4Cr涂层耐腐蚀性能的影响

采用制粒?高温快速烧结法制备两种分别含亚微米级和微米级WC粒径的WC-10Co-4Cr喷涂粉末,并用超音速火焰喷涂(HVOF)技术在45#钢基体上制备涂层;利用扫描电子显微镜和电化学工作站分别对涂层的显微形貌及耐腐蚀性能进行分析检测,探讨WC粒度对涂层耐腐蚀性能的影响和涂层的电化学腐蚀机理。研究结果表明：两种涂层组织致密,界面结合良好;含亚微米级WC粒径的涂层具有相对较低的孔隙率,使其涂层的耐腐蚀性能优于含微米级WC粒径的涂层。在3.5%NaCl溶液中涂层的硬质相WC和粘结相Co发生电偶腐蚀,且低电位的Co相优先腐蚀,导致WC颗粒脱落,出现凹坑及点蚀现象。     

超音速火焰喷涂86WC-10Co-4Cr涂层的抗氧化性能

86WC-10Co-4Cr是WC基金属陶瓷涂层中最具代表性的一种涂层材料,WC基涂层材料的失效与其工作温度密切相关,研究86WC-10Co-4Cr涂层在空气中的氧化行为并得出其适宜的工作温度具有重要的意义。试验利用超音速火焰喷涂设备制备高致密度的86WC-10Co-4Cr涂层,利用X射线衍射、扫描电镜、显微硬度计等分析检测手段对涂层氧化前后物相、微观形貌及显微硬度进行表征,并对涂层材料的氧化机制和显微硬度下降原因进行了探讨。结果表明:粉末喷涂过程中会造成少量WC相脱碳和金属相非晶化;86WC-10Co-4Cr涂层在500℃以下具有优良的抗氧化性能,在500℃以上涂层氧化后孔洞增多且出现微裂纹,高温下涂层中的WC、W2C以及金属相Co与Cr与空气中的O2发生反应生成WO3、CoWO4和CrWO4;氧化后涂层的显微硬度随氧化温度升高而降低,涂层在540℃的显微硬度仅为566.76,与氧化前相比下降了54.07%,氧化物生成及孔洞和微裂纹的出现是导致涂层显微硬度明显下降的主要原因。     

碳化钨颗粒尺寸对WC-CoCr粉末及涂层物相的影响

为了研究碳化钨颗粒尺寸对WC-Co Cr涂层物相的影响,本文选取了4种粒径的碳化钨颗粒为原料,采用喷雾干燥-烧结法制备了对应的喷涂粉末,采用超音速火焰喷涂法制备了相应的涂层。根据粉末及涂层X射线衍射结果,利用绝热法计算了粉末及涂层中各物相的相对含量,结果表明随着WC颗粒尺寸的增大,粉末及涂层中的碳化钨保留率增加,碳化钨粒径为2μm时,粉体中WC保留率为98.28%,涂层中WC保留率为97.11%;但碳化钨颗粒粒径分别为0.18μm和0.2μm,粉末和涂层的物相受碳化钨内部微观缺陷的影响明显,较多缺陷的碳化钨颗粒更易形成Co3W3C相,碳化钨保留率降为58.17%。     

HVOF喷涂亚微米级WC-12Co涂层的物相变化与耐磨损性能

本文采用超音速火焰喷涂技术,以含有亚微米级WC颗粒的WC-12Co热喷涂粉末为原料,制备高硬度、高耐磨性的WC-12Co金属陶瓷涂层。通过金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计和磨损实验机等对涂层的微观组织结构及其耐磨性能进行了研究。研究结果表明:在喷涂过程中,所选用的各组工艺参数所制备的涂层中WC颗粒都发生了少量的脱碳分解;丙烷燃气流量越低、氧气流量越低、喷涂距离越长,WC的脱碳分解程度越低。在干磨擦、负载15kg、对磨环转速200r/min的条件下,涂层的磨损机制为:初期为对软相金属Co的犁沟切削,然后以硬质的WC作为磨粒的磨粒磨损为主,磨损后期还出现了一定程度的粘着磨损。在磨损过程中发生了少量物相转移,在涂层表面可以检测到Fe元素。     

一种新型热喷涂WC-FeCrAl粉末与标准WC-Co粉末的对比研究

本文对比分析了一种WC-FeCrAl基喷涂粉末和标准WC-Co粉末的性能、喷涂焰流特点、涂层的喷涂堆积特点和涂层性质,并对两种喷涂粉末和喷涂涂层进行了XRD分析.任何类型的热喷涂涂层是由单个喷涂粉末堆积而成,本文以此为研究切入点.一种新的检测方法可以在极短的暴露时间中记录喷涂焰流中喷涂粉末的行程从而实现对这些粉末状态的检测[1].研究发现,对于这两种粉末材料,喷涂参数和涂层性质之间的相互依赖性大体是一样的,不同之处主要在于喷涂过程中材料的相稳定性.XRD测试表明,标准的WC-Co粉末中,WC没有表现出任何可识别的相转移,然而却在WC-FeCrAl粉末中发现W2C的形成以及基材的氧化.     

用于瓦楞辊防护的WC-12Co涂层组织和性能研究

采用团聚烧结法制备了一种含有纳米粒子的新型瓦楞辊专用WC-12Co喷涂粉末,并使用超音速火焰喷涂工艺（HVOF）制备了该粉末的两种涂层。测试了涂层的结合强度、显微硬度、气孔率、开裂韧性和单道次沉积厚度。并利用XRD对喷涂粉末及涂层进行了相结构分析,用扫描电子显微镜和金相显微镜对喷涂粉末、涂层的组织结构进行了观察,并与进...