HVOF 制备的微纳米 WC-CoCr 涂层抗空蚀性能及数学模型

采用不同的超音速火焰喷涂(HVOF)工艺制备了6种微纳米WC-10Co4Cr金属陶瓷涂层,测量了涂层的显微硬度、孔隙率及断裂韧性,采用超声振动空蚀装置研究了涂层在淡水介质中的抗空蚀性能,探讨了涂层显微硬度、孔隙率及断裂韧性与空蚀量的规律和影响程度。结果表明:液体燃料HVOF喷涂的WC-10Co4Cr涂层的抗空蚀性能明显优于气体燃料HVOF喷涂的WC-10Co4Cr涂层;喷涂工艺相同时,多峰WC-10Co4Cr涂层表现出最优良的抗空蚀性能,纳米WC-10Co4Cr涂层抗空蚀性能最差;涂层断裂韧性对HVOF喷涂的WC-10Co4Cr涂层的抗空蚀性能的影响程度最大。     

喷涂角度对HVOF喷涂WC-10Co-4Cr涂层性能的影响

随着超音速火焰喷涂技术的迅速发展,工业上需要耐磨处理的工件的外形复杂性问题越来越突出,喷涂过程中需要多种角度进行喷涂.本文用GTV-K2喷枪喷涂WC-lOCo-4Cr,对不同角度喷涂的涂层性能进行了研究.结果表明:(1)60(°)以下,随着喷涂角度的增加,粉末的沉积效率逐渐升高;(2)60(°)到90(°)之间,沉积效...     

HVAF喷涂WC-10Co-4Cr涂层的气体喷砂冲蚀性能研究

采用空气助燃超音速火焰喷涂HVAF(High Velocity Air Fuel)在304不锈钢基材上制备三种粉末粒径不同WC-10Co-4Cr涂层。利用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、维氏显微硬度仪、万能拉伸试验机、抗冲蚀试验机对涂层的孔隙率、微观形貌、力学性能、断裂韧性以及气体喷砂冲蚀性能进行研究分析。结果表明,HVAF喷涂的WC-10Co-4Cr涂层孔隙率低,硬度与结合强度高、断裂韧性好,涂层抗冲蚀性能优异。WC-10Co-4Cr涂层在30°冲蚀角下,涂层的气体喷砂冲蚀磨损主要为微切削产生的犁沟。在90°冲蚀角度下,涂层的气体喷砂冲蚀磨损主要表现为疲劳剥落特征。     

WC-10Co-4Cr 含量对HVOF 制备WC-10Co-4Cr/Ni60涂层性能的影响

为改善农业机械工作部件的耐磨性和耐腐蚀性能,提高其使用寿命,采用超音速火焰喷涂的技术,在45 # 钢表面制备WC-10Co-4Cr/Ni60 涂层。在Ni60 粉末中分别添加质量分数为0、10 %、20 % 和30 % 的WC-10Co- 4Cr 粉末,探究WC-10Co-4Cr 含量对WC-10Co-4Cr/Ni60 涂层性能的影响。结果表明,制备的WC-10Co-4Cr/ Ni60 涂层组织均匀致密,涂层主要由γ ( NiCr ) 相和WC 相组成,含有少量的W2C、Ni3Fe 和Cr3Si 相,没有明显 的氧化脱碳现象。30 %WC-10Co-4Cr/Ni60 涂层的硬度达到9.35 GPa,是Ni60 涂层的1.23 倍,该涂层的耐磨性能最好, 在摩擦115 m 后,单位面积的总磨损量47.2 mg/cm2,比Ni60 涂层减少了35.3 %。20 %WC-10Co-4Cr/Ni60 涂层 的断裂韧性最高为6.04 MPa·m1/2,相较于Ni60 涂层提高了24.3 %,此外,该涂层在酸性环境中的耐腐蚀性能均 最佳。     

超音速火焰喷涂WC-12Co涂层的高温摩擦磨损性能

WC-Co-Cr是一类具有高硬度、耐磨损、耐腐蚀的金属陶瓷复合涂层材料,常用于工业生产中苛刻服役环境的工件表面防护。本试验采用超音速火焰喷涂(HVOF)技术在Q235钢表面分别制备了WC-12Co-4Cr和WC-12Co复合涂层。使用XRD、光学显微镜、SEM以及附带的EDS、显微硬度计分别对比研究了两组涂层的物相、微观形貌、元素分布、显微硬度和孔隙率。采用球盘式摩擦试验机重点研究两组涂层在常温(25℃)、300℃、600℃下的摩擦磨损性能。实验结果表明,加入Cr元素的WC-12Co-4Cr复合涂层的硬度为1050 HV0.5比WC-12Co涂层的995 HV0.5更高。常温和300℃下两组涂层的抗摩擦磨损性能基本相似,其中常温下WC-12Co-4Cr复合涂层的摩擦系数和磨损率分别为0.4、2.61×10^-17 m³ (N·m)^-1,磨损机制为磨粒磨损。而在高温(600℃)条件下磨损机制转变为粘着磨损且抗磨损性能显著优于WC-12Co涂层;摩擦系数为0.62、磨损率为1.1×10^-15 m^...     

HVOF超音速喷涂WC-10Co-4Cr在高压闸阀中的应用

本文采用HVOF超音速喷涂工艺、WC-10Co-4Cr粉末,对高压闸阀阀板的工作面进行表面强化。实验结果表明,涂层的结合强度达到72.63Mpa,涂层与基体之间的结合状态良好;涂层的维氏硬度值（HV0.3）为1257.1,涂层的微观硬度值均匀,涂层致密度、韧性良好;涂层的孔隙率为1.5%左右,通过100Mpa耐水压试验,阀板工作面未出现渗漏现象,说明涂层致密度好,该孔隙率水平下满足高压闸阀的工作需要。     

WC-10Co-4Cr粉末及涂层性能研究

采用北京矿冶研究总院生产的WC-10Co-4Cr复合粉末作为喷涂材料,对该粉末的流动性、松装密度、表面形貌、元素分布等物理性能进行了分析。采用HVOF喷涂法制备WC-10Co-4Cr涂层,测试了涂层的结合强度和显微硬度,并利用HITACHIS-3500型扫描电子显微镜对涂层的显微组织进行了分析。研究结果表明:北京矿冶研究总院生产的WC-10Co-4Cr复合粉末具有良好的物理性能。采用HVOF喷涂制备的WC-10Co-4Cr涂层的连续性和致密度良好,且具有高硬度和结合强度,涂层中各组分分布均匀,没有明显的偏析现象。     

WC-10Co-4Cr粉末及涂层性能研究

对采用两种不同原料制备的WC-10Co-4Cr粉末A和B的物理性能进行了分析;采用HVOF喷涂方法制备A、B粉末对应的涂层,分析了涂层的形貌和硬度。分析结果表明:A、B粉末的颗粒球形度较好,对应涂层中元素分布均匀,粉末B对应的涂层具有较高的硬度,且涂层硬度分布较均匀,优于粉末A对应的涂层。     

HVAF喷涂超细WC-10Co-4Cr粉末涂层的耐腐蚀性研究

对比研究超细和常规粒度WC-10Co4Cr粉末喷涂制备涂层的性能,根据显微形貌、力学性能与电化学特性比较两种涂层的耐腐蚀性并分析机理。在304不锈钢基体上,利用空气助燃高速(High Velocity Air Fuel, HVAF)热喷涂技术制备WC-10Co-4Cr涂层。采用SEM和XRD分析了涂层的物相组成和显微形貌,采用维氏硬度仪和万能拉伸试验机分别测试了涂层的显微硬度与结合强度以表征力学性能,在质量分数为3.5%的NaCl溶液中对涂层进行电化学分析。结果表明：两种WC-10Co-4Cr粉末涂层均具有优异的耐腐蚀性能,超细粉末涂层自腐蚀电位(-0.199 V)高于常规粉末粒径涂层(-0.267 V);超细粉末粒径涂层腐蚀电流密度(1.996×10^-7 A/cm2)小于常规粉末粒径涂层(3.123×10^-6 A/cm²),对基体能起到良好的保护作用。超细粉末与常规粉末WC-10Co-4Cr涂层电位腐蚀的机理主要是WC与粘结相的电偶腐蚀、Cl-对涂层表面钝化膜的破坏引起的孔蚀,腐蚀机理基本一致,主要差异在于,超细粉末涂...     

金相磨抛工艺对碳化钨涂层组织评定的影响

碳化钨涂层内部为复合相组织,硬度高脆性大,金相制备易导致涂层内部出现裂纹、分层、拔出等缺陷。本文利用超音速火焰喷涂制备WC-10Co-4Cr涂层,采用不同的金相研磨和抛光工艺,分别评定WC-10Co-4Cr涂层的组织。结果表明:不同的金相研磨和抛光工艺对WC-10Co-4Cr涂层的孔隙率的评定结果有明显影响。随着磨抛压力的上升,涂层内部孔隙的尺寸明显增大,涂层原有孔隙周边被压裂、脱落,且脱落碳化钨颗粒进一步增强了对涂层表面的磨削效果,使得涂层表面的局部区域出现大范围脱落,从而导致随着研磨压力的上升,涂层的孔隙率升高了12.5%至30%,随着抛光压力的上升,涂层的孔隙率升高了近一倍。因此,为降低磨抛工艺对涂层组织评定的影响,建议使用15N的磨抛压力开展碳化钨涂层的金相制备,以获得更加准确的金相评定结果。     

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。     

超音速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层对30CrMnSiA钢防护性能的影响

为增强30CrMnSiA钢的耐磨与防腐性能,采用超音速火焰喷涂制备WC-10Co4Cr防护涂层,并与传统硬铬镀层进行性能对比。扫描电镜观察显示,WC-10Co4Cr涂层孔隙率低,结构均匀致密。显微硬度与摩擦磨损测试表明,WC-10Co4Cr涂层较硬铬镀层硬度提高了1.4倍,耐磨性提高4倍以上;耐蚀性测试表明,WC-10...     

The Corrosion and Wear Performance of Microcrystalline WC-10Co-4Cr and Near-Nanocrystalline WC-17Co High Velocity Oxy-Fuel Sprayed Coatings on Steel Substrate

The study of near-nanocrystalline cermet composite coating was performed by depositing near-nanocrystalline WC-17Co powder using the high velocity oxy-fuel spraying technique. The WC-17Co powder consists of a core with an engineered near-nano-scale WC dispersion with a mean grain size 427 nm. The powder particle contains 6 wt pct of the ductile phase Co matrix mixed into the core to ensure that the reinforcing ceramic phase WC material is discontinuous to limit debridement during wear, while the remainder of the binding phase (11 wt pct) is applied as a coating on the powder particle to improve the ductility. The tribological properties of the coating, in terms of corrosion resistance, microhardness, and sliding abrasive wear, were studied and compared with those of an industrially standard microcrystalline WC-10Co-4Cr coating with a WC mean grain size 3 μm. Results indicated that the WC-17Co coating had superior wear and corrosion resistance compared to the WC-10Co-4Cr coating. The engineered WC-17Co powder with a duplex Co layer had prevented significant decarburization of the WC dispersion in the coating, thereby reducing the intersplat microporosity necessary for initiating microgalvanic cells. The improved wear resistance was attributed to the higher hardness value of the near-nanocrystalline WC-17Co coating.     

超音速火焰喷涂碳化物粒径不同的WC-10Co4Cr涂层在粗细磨粒下的磨损性能

改进的ASTM G65橡胶轮测试方法可采用220nm二氧化钛颗粒和368μm的砂粒分别在潮湿和干燥条件下使用。在由碳化物粒径不同(传统和亚微米)的两种粉末所制备的WC-CoCr涂层上开展试验,研究碳化物大小和磨损介质特性对涂层磨损性能的影响。采用扫描电镜对同一位置磨损前后的低倍和高倍形貌进行观察,并分析了涂层的磨损机理。结果表明:磨损机理取决于碳化物和磨粒的相对大小。在样品上进行磨损定量分析,通过调整碳化物尺寸可改善磨损性能,测试涂层的一些力学性能用于对比。     

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.     

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。     

超音速火焰喷涂碳化物粒径不同的WC—10Co04Cr涂层在粗细磨粒下的磨损性能

改进的ASTM G65橡胶轮测试方法可采用220nm二氧化钛颗粒和368μm的砂粒分别在潮湿和干燥条件下使用。在由碳化物粒径不同（传统和亚微米）的两种粉末所制备的WC-CoCr涂层上开展试验,研究碳化物大小和磨损介质特性对涂层磨损性能的影响。采用扫描电镜对同一位置磨损前后的低倍和高倍形貌进行观察,并分析了涂层的磨损机理。结果表明：磨损机理取决于碳化物和磨粒的相对大小。在样品上进行磨损定量分析,通过调整碳化物尺寸可改善磨损性能,测试涂层的一些力学性能用于对比。     

不同偏压下Cr/CrCN涂层在3.5%NaCl环境下的电化学及摩擦学行为

研究通过电弧离子镀方法在304L不锈钢及Si片上沉积Cr/CrCN涂层,通过改变基体偏压(30 V,60 V,90 V,120 V)来探讨涂层在3.5%(质量分数,下同)NaCl溶液中的电化学与摩擦学行为。研究结果表明:随着基体偏压的增加,涂层的硬度呈现递增的趋势,在基体偏压为120 V时达到最高,约为29 GPa;而临界载荷、韧性及耐蚀性则呈现先递增后递减的趋势,在基体偏压为90 V时达到最佳;当基体偏压由30 V上升到90 V时,涂层在3.5%NaCl溶液中的摩擦系数和磨损率分别由0.34和1.78×10~(-6)mm~3/Nm下降为0.21和7.8×10~(-7)mm~3/Nm,当基体偏压进一步上升时,涂层的摩擦磨损性能则开始下降。基体偏压对Cr/CrCN涂层在3.5%NaCl中的电化学与摩擦学行为有着重要影响,基体偏压为90 V时涂层的防腐耐磨性能最为优异。     

Cavitation Erosion Behavior of Nitrogen Ion Implanted 13Cr4Ni Steel

Nitrogen ions (N⁺) with five different energies (100–600 keV) were implanted on the 13Cr4Ni steel (base) samples under high vacuum at temperature <100 °C. The base and implanted samples were also annealed at 600 °C for 6 h at high vacuum (~10^?9 bar). Energy dependent change in structure and mechanical properties of implanted samples were observed after annealing process. Structural study suggested formation of nitrides and implantation induced surface segregation of nitrogen. The nano-indentation hardness and elastic modulus were increased from 5 to 13 and 183 to 314 GPa respectively with increasing N⁺ energy. The N⁺ implantation process had significantly enhanced the cavitation erosion resistance of the base steel. The minimum cumulative weight loss and maximum erosion resistance were obtained for the sample implanted at 600 keV energy. The roughness values of surfaces at various erosion periods were correlated with erosion process to understand erosion mechanism. The lowest roughness values (R_a = 164.42 nm, R_q = 214.75 nm) after 12 h of cavitation erosion test were obtained for the sample implanted at 600 keV energy.     

面向工程机械绿色再制造的超音速火焰喷涂碳化钨硬面涂层的性能

绿色再制造工程在上世纪八十年代国际上兴起,并成为发展最快的新型研究领域和新兴产业之一。本文利用超音速火焰喷涂技术制备WC-12Co涂层,探讨了该涂层在磨损失效的ZL50C型装载机驱动桥差速器的十字轴领域的应用可能性。通过光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线、显微硬度计和拉伸测试对所制备的涂层进行了评定,以硬度为目标,所获的优化工艺参数为:丙烷压力为0.45MPa,流量为17L/min,氧气压力为0.65MPa,流量为167L/min,喷涂距离为275mm。通过优化工艺参数制备的WC-12Co涂层致密,孔隙率低于1%,涂层由WC、Co和部分分解的W2C等组成;涂层的显微硬度为1100HV0.1左右,结合强度超过63.7MPa。通过在十字轴的表面制备了厚度约500μm的WC-12Co涂层,恢复了轴的直径尺寸,并大大改善了十字轴的耐磨性,该类涂层适用于十字轴等耐磨工程机械零部件的再制造。