WC基涂层材料和制备工艺对其组织结构与性能的影响

本文采用超音速火焰(HVOF)喷涂工艺制备了二种微米结构WC-10Co-4Cr及一种纳米结构WC-12Co金属陶瓷复合涂层;采用SEM、XRD等分析了涂层的组织结构;测量了涂层的显微硬度、孔隙率及开裂韧性;采用超声振动空蚀装置研究了涂层的抗空蚀性能,探讨了涂层空蚀机理。结果表明:由燃油型HVOF工艺制备的纳米WC-12Co涂层孔隙率最低,组织最细小,开裂韧性明显高于燃油型和燃气型HVOF工艺制备的微米WC-10Co-4Cr涂层;燃油型HVOF工艺制备的微米结构WC-10Co-4Cr涂层显示了最优异的抗空蚀性能,空蚀率仅为纳米WC-12Co涂层的1/3左右。     

HVOF制备方法对纳米结构WC-10Co-4Cr涂层抗空蚀性能的影响

采用液体燃料和气体燃料超音速火焰喷涂工艺(HVOF)分别制备了纳米结构WC-10Co-4Cr金属陶瓷涂层,使用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析了涂层的组织结构,并比较涂层的显微硬度与开裂韧性。在清水介质中进行了涂层的振动空蚀试验(CE),探讨了不同HVOF工艺方法对涂层抗空蚀性能的影响。结果表明:两种HVOF制备的WC-10Co-4Cr涂层主要由WC相和少量的W2C相组成,气体燃料HVOF制备的WC-10Co-4Cr涂层含有微量金属W;相比于气体燃料HVOF制备的涂层,液体燃料HVOF制备的涂层孔隙率降低了大约75%,显微硬度提高了20%以上;液体燃料HVOF制备的涂层具有更优异的抗空蚀性能,其空蚀率仅为气体燃料HVOF工艺制备的涂层的28%,其主要原因是喷涂过程中粒子速度更快,温度更低。     

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。     

微纳米WC-10Co4Cr涂层在NaCl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(1126HV_(0.3))和高开裂韧性(4.66MPa·m~(1/2))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。     

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。     

HVOF制备纳米WC-10Co4Cr涂层的微观组织及抗冲蚀性能

为提高水轮机表面抗泥沙冲蚀性能,本实验采用超音速火焰喷涂技术(HVOF)在不锈钢(0Cr13Ni5Mo)基体上分别制备微米和纳米结构的WC-10Co4Cr涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)分析不同结构WC-10Co4Cr粉末和涂层的微观组织结构,并对涂层的显微硬度、结合强度和抗冲蚀性能进行对比,探讨涂层泥沙冲蚀机理。结果表明:HVOF制备的纳米结构WC-10Co4Cr涂层组织致密,涂层的显微硬度、结合强度高于微米涂层,冲蚀质量损失远小于微米涂层;纳米结构可细化涂层晶粒,增强涂层的显微硬度和韧性,提高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。     

工艺参数对氧-丙烷超音速火焰喷涂纳米WC-CoCr涂层组织及性能的影响

采用氧-丙烷超音速火焰喷涂技术在ZG06Cr13Ni5Mo不锈钢基材表面制备了纳米WC-10Co4Cr涂层,研究了工艺参数对涂层组织及性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分别表征了涂层的物相成分和微观组织,采用维氏硬度计和金相分析仪分别测定了涂层显微硬度和孔隙率。在料浆冲蚀条件下测试了涂层的抗泥沙冲蚀磨损性能,并分析了纳米WC-10Co4Cr涂层的冲蚀磨损机制。结果表明:不同工艺条件下制备的纳米WC-10Co4Cr涂层的主要物相为WC、W_2C和非晶态CoCr,物相含量受丙烷流量的影响较大。涂层主要由多尺度的微米-纳米WC硬质颗粒和CoCr合金粘结相组成,同时含有一定的微观孔洞、缝隙等缺陷。涂层孔隙率随丙烷流量和喷涂角度的增大而降低,而随送粉速率和喷涂距离的增大先降低后提高;涂层的显微硬度随丙烷流量、送粉速率和喷涂距离的增大先提高后降低,而随喷涂角度的增大而提高。最佳喷涂工艺条件为:丙烷流量68 L/min,送粉速率45～55 g/min,喷涂距离250 mm,喷涂角度90°。纳米WC-10Co4Cr涂层抗泥沙冲蚀性能最大可达不锈钢基材的14.26倍,冲蚀磨损机制主要为交变应力下的疲劳剥落。     

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。     

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...     

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。