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.     

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。     

钛合金热障涂层高温氧化和热循环性能

分别采用超音速火焰喷涂和大气等离子喷涂工艺,在高温钛合金基体上制备出由Ti-48Al-2Cr-2Nb粘结层和8YSZ陶瓷面层组成的热障涂层.对这两种涂层进行高温静态氧化和热循环实验,结果表明：高温静态氧化后,两种涂层内均形成一层生长氧化层(TGO),该氧化层由Al₂O₃和TiO₂组成,位于粘结层和陶瓷面层之间.大气等离子喷涂制备的涂层经高温氧化后,原有的界面裂纹基本消失;而超音速火焰喷涂制备的涂层在高温氧化过程中,由于TGO过度生长导致界面处仍有裂纹存在.两种涂层在热循环实验后氧含量稍微增加,均没有出现明显的分层现象,表现出较好的抗热震性能。对两种涂层微观组织和高温性能进行对比研究后可知,大气等离子喷涂得到的涂层组织更为均匀致密,抗高温氧化和热循环的性能更好.     

HVOF喷涂Fe基非晶合金涂层的组织结构和耐腐蚀性能

采用超音速火焰喷涂技术,制备了含Fe、Cr、Mo、Ni、P、Si、B的Fe基非晶合金涂层。利用显微硬度计、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、电化学工作站、差示扫描量热仪等设备对涂层的组织结构、耐腐蚀性能和热稳定性进行了研究。喷涂工艺参数为:氧气压力0.6MPa,氧气流量166L·min-1,丙烷压力0.55MPa,丙烷流量24L·min-1,喷涂距离350mm。制备的涂层孔隙率和显微硬度分别为1.8%和823HV0.1,其非晶化程度较高;微观结构分析表明涂层由熔化变形成扁平粒子、未熔化的粉末颗粒以及孔隙、裂纹等缺陷组成的波浪层状组织。相组织结构分析表明涂层主要由非晶相组成,含有少量的纳米晶相组织。差示扫描量热仪测试表明所制备涂层的晶化区间为532℃～580℃。电化学测试表明,Fe基非晶合金涂层在1mol·L-1的H2SO4、10%NaOH和3.5%NaCl溶液中都经历了活性溶解—钝化—过钝化的过程,涂层在NaOH溶液中的耐腐蚀性能最强,其次为NaCl溶液,在H2SO4溶液中的耐腐蚀性能较差。     

溶液前驱体等离子喷涂热障涂层结构研究

以锆盐和钇盐水溶液为原料,采用常规等离子喷涂工艺和超音速等离子喷涂工艺制备出了均有垂直裂纹结构的SPPS热障涂层,利用扫描电镜(SEM)、显微硬度计和实验电阻炉,研究了SPPS涂层的微观结构、显微硬度及其高温热循环性能。结果表明:相比于常规等离子喷涂,超音速等离子喷涂工艺具有更高的能量和粒子飞行速度,在相同送料速率下,喷涂距离为50mm时SPPS涂层沉积速率为前者在喷涂距离为30mm时的2.3倍,SPPS涂层沉积致密度和显微硬度也高于前者,喷涂距离对SPPS涂层微观结构影响也相对较小,采用超声速等离子喷涂可在更大工艺范围内制备出性能较好的SPPS涂层。采用常规等离子喷涂工艺和超音速等离子喷涂工艺制备的SPPS涂层分别在1100℃下热循环1270h和970h后涂层完整。     

不同热喷涂工艺制备WC-10Co-4Cr涂层耐磨性能研究

分别利用等离子喷涂(APS)、超音速等离子喷涂(SAPS)和超音速火焰喷涂(HVOF)工艺,在45#钢基体表面制备WC-10Co-4Cr涂层。分析比较了三种涂层的孔隙率、显微硬度和耐磨性能。结果表明,SAPS和HVOF制备的涂层性能相当,且相结构单一,与粉末相近;与等离子喷涂相比,这两种工艺所制备涂层的致密度和显微硬度更高,耐磨性能更优异。     

超音速火焰喷涂WC-Co-Ni涂层结构和性能研究

采用超音速火焰喷涂(HVOF)在不同喷涂工艺条件下制备WC-Co-Ni涂层.涂层的组织结构和相结构分别采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)进行表征.涂层的显微硬度、弹性模量和断裂韧性采用压痕法进行计算和表征.涂层的磨损性能采用销盘磨损实验进行表征.结果 表明:丙烷流量增大,超音速火焰焰流温度和速度增大,...     

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。     

钛表面厚碳化钨涂层研究进展

钛表面制备厚的碳化钨耐磨涂层的方法主要有喷焊、喷涂、激光熔覆3种。火焰喷焊可在钛表面制备2 400μm厚的WC耐磨涂层,涂层性能稳定,与基体为冶金结合;可通过预活化钛合金表面、增加重熔、中温回火等方式改善涂层性能。采用超音速火焰技术喷涂团聚烧结型的WC-Co粉末,可在钛表面制备4 153μm厚的耐磨层,涂层易出现W_2C脆性相、η反应相;通过工艺控制,涂层孔隙率可小于1%。采用激光熔覆可在钛表面制备2 900μm厚的WC耐磨层,涂层与基体虽为冶金结合,但存在裂纹、气孔等缺陷。3种方法均可制备毫米级厚的WC耐磨涂层,这种厚涂层将大大延长设备的使用寿命。     

超细25%NiCr-Cr_3C_2粉末制备及HVOF涂层性能研究

本文采用超细碳化铬粉末通过团聚烧结工艺制备球形25%NiCr-Cr3C2复合粉末,使用超音速火焰喷涂工艺制备耐高温磨损涂层,分析了超细25%NiCr-Cr3C2复合粉末的化学成分和表面形貌,通过涂层的结合强度和显微硬度与常规粉末的对比实验,研究超细Cr3C2颗粒对超音速火焰喷涂涂层的性能影响。     

HVAFWC-Co-Cr涂层的研究和表征以及与电镀硬质铬涂层的对比

新型超音速火焰喷涂系统(HVAF)主要用于生产硬质合金和金属合金涂层。该过程类似于传统的超音速氧焰喷涂(HVOF)工艺,但采用空气代替氧气为助燃剂。因此,超音速火焰喷涂工艺的火焰温度更低(~2300K),从而最大限度地减低了喷涂材料的氧化和热失效。该工艺粒子飞行速度可达1000米/秒。本文对HVAF WC-CoCr涂层进行了研究,采用截面法对涂层显微组织形貌等特性进行了观测和讨论,对涂层的表面质量和相成分进行了分析。此外,还测量了涂层的硬度,通过电化学腐蚀试验表征了涂层的腐蚀行为。最后,将该涂层的检测结果与电镀硬铬涂层进行了比较和分析。     

微纳米 涂层在 介质中的抗泥沙冲蚀性能研究

采用超音速火焰喷涂 (HVOF) 工艺制备了微纳米、 纳米和普通结构 WC-10Co4Cr 金属陶瓷涂层, 测量了涂层的显微硬度、 孔隙率和开裂韧性, 分析了三种 WC-10Co4Cr 涂层在 3.5wt% NaCl 溶液中的腐蚀电位和腐蚀电流密度, 研究了喷涂层在 NaCl 介质中的抗泥沙冲蚀性能, 并探讨了涂层在 NaCl 介质中的泥沙冲蚀机理。 结果表明： 微纳米 WC-10Co4Cr 涂层具有最优异的电化学性能; 相比于纳米、 微米涂层, 微纳米涂层的抗泥沙冲蚀磨损性能分别提高了 38% 和 78%。 微纳米 WC-10Co4Cr 涂层致密的组织结构、 高显微硬度 (1126HV0.3) 和高开裂韧性 (4.66MPa·m1/2) 有效减弱了泥沙冲蚀过程中的机械冲刷作用和电化学腐蚀作用。     

Stellite12和Stellite20涂层的耐磨性和耐腐蚀性能对比研究

利用超音速火焰喷涂技术(High-velocity-oxy-fuel,HVOF)在F316不锈钢表面制备Stellite 12和Stellite 20两种钴基合金涂层,对比研究了涂层的摩擦磨损性能以及在不同浓度硫酸溶液中耐腐蚀性.采用HT2101销盘磨损试验仪,进行了摩擦磨损试验.利用电子探针仪(EPMA)观察涂层的微...     

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。     

氧化铈稳定纳米氧化锆高温性能的研究

等离子喷涂热障涂层技术广泛应用于航空发动机热端部件的高温防护。应用大气等离子喷涂法成功制备了纳米氧化铈氧化钇稳定的氧化锆(CYSZ)涂层,并与常规氧化钇稳定氧化锆(YSZ)涂层在1300℃下热处理10小时,研究高温对两种涂层性能的影响,与常规的YSZ涂层相比,CeO2的掺杂使涂层具有更高的稳定性。经过高温处理,CYSZ涂层的相结构没有发生明显变化。显微形貌结果表明,CYSZ涂层没有产生裂纹缺陷,涂层中纳米区域晶粒度随着温度的升高略有增大,这表明了纳米结构的CYSZ涂层具有更优异的高温稳定性。热循环氧化实验结果证明,CYSZ涂层具有更长的热循环寿命以及优异的高温抗氧化性能。     

Comparative High-Temperature Corrosion Behavior of Ni-20Cr Coatings on T22 Boiler Steel Produced by HVOF, D-Gun, and Cold Spraying

To protect materials from surface degradations such as wear, corrosion, and thermal flux, a wide variety of materials can be deposited on the materials by several spraying processes. This paper examines and compares the microstructure and high-temperature corrosion of Ni-20Cr coatings deposited on T22 boiler steel by high velocity oxy-fuel (HVOF), detonation gun spray, and cold spraying techniques. The coatings’ microstructural features were characterized by means of XRD and FE-SEM/EDS analyses. Based upon the results of mass gain, XRD, and FE-SEM/EDS analyses it may be concluded that the Ni-20Cr coating sprayed by all the three techniques was effective in reducing the corrosion rate of the steel. Among the three coatings, D-gun spray coating proved to be better than HVOF-spray and cold-spray coatings.     

喷距对低温高速火焰喷涂Ti涂层的影响

采用新研发的低温高速火焰喷涂在A3钢基体表面沉积了钛涂层,对涂层的显微结构和相组成进行了表征,探讨了喷距对涂层结构和相组成的影响.结果显示,涂层表面均具有较高的粗糙度,涂层的剖面分析表明涂层包含近表面疏松结构区和内部致密区.近表面疏松结构区不仅涂层的孔隙高,孔径大,而且存在较多裂纹;除80mm喷距,其他3种喷距下涂层的内部致密区仍有较多大孔隙,80mm喷距下可以获得涂层内部致密区的致密度达到99％,但涂层中观察到灰色的氧化物界面.XRD分析表明,钛涂层中含有一定量钛的氧化物相.利用粒子在焰流中的速度特征,发现粒子的速度随喷距的降低而提高了,分析认为高速粒子对前面沉积涂层的喷丸效应是获得致密钛涂层的关键因素.     

AC-HVAF 喷涂微纳米复合 WC 涂层 在水电设备抗空蚀工程中的应用

水轮机过流部件的空蚀损伤引起设备本体材料流失, 破坏机组结构, 降低机组运行安全性。 涂层防护是抗 空蚀损伤的主要手段, 本文拟通过降低涂层孔隙率提高涂层的抗空蚀性能。 采用空气助燃超音速火焰喷涂技术 (AC-HVAF) 制备了微纳米复合 WC 涂层, 分别采用静态振动空蚀试验和高速流体空蚀试验进行涂层抗空蚀性能 表征, 结果表明, AC-HVAF 喷涂的微纳米复合 WC 涂层孔隙率为 0.2%, 涂层孔隙细小, 分布均匀, 涂层抗空蚀 性能优于传统 HVOF 喷涂涂层。 在水电站现场应用结果表明, 经过 5.5 年运行后, 涂层完好。 AC-HVAF 喷涂微 纳米复合 WC 涂层可有效提高水电设备的抗空蚀能力, 提高了机组的安全性。     

超音速火焰喷涂 Fe 基非晶耐磨涂层的组织与性能

采用超音速火焰喷涂 (HVOF) 在 304 不锈钢基体上制备了 FeSiBP 非晶涂层, 利用扫描电子显微镜、 X 射 线衍射仪、 维氏显微硬度计、 摩擦磨损试验机、 三维光学轮廓仪等设备对涂层的组织结构、 摩擦性能和磨损机制 进行了深入分析。 结果表明： 涂层大部分为非晶态, 非晶含量随着热量输入的增大呈先增加后减少的趋势。 当喷 涂参数为煤油流量 5.5 GPH, 氧气流量 2000 SCFH, 送粉器转速 4 RPM, 喷涂距离 360 mm 时, 涂层非晶含量可 达 83.8%, 硬度 857 HV0.2, 耐磨性是 304 不锈钢基体的 2.52 倍。