WC粉末爆炸喷涂BT-20钛合金的涂层性能研究

通过对爆炸喷涂工艺原理的分析,指出喷枪结构、喷涂距离和各气流量等重要工艺参数对涂层质量的影响,确定最佳的工艺参数.采用爆炸喷涂与等离子喷涂2种工艺在BT-20钛合金基体上制备WC涂层.经过对2种涂层的性能对比分析,发现与等离子喷涂相比,爆炸喷涂涂层的硬度大、结合强度高并且爆炸喷涂涂层的金相组织均匀、致密、孔隙率低,在涂层基体界面上无明显的宏观和微观缺陷,抗氧化能力强.     

钢管内表面偏心电热爆炸喷涂钼涂层

设计了爆炸丝偏心安置实现圆管内表面电爆炸喷涂方案。通过对涂层厚度与喷涂距离之间关系的理论推导和试验研究,建立了电爆炸丝偏心安置工艺参数的计算方法。进行了圆管内表面偏心电爆炸喷涂试验,在φ57mm×120mm钢管内表面制备钼涂层。结果表明:利用偏心爆炸喷涂方法得到的涂层,在钢管轴向和周向都有较好的均匀性,电热爆炸喷涂对基体组织的影响很小。     

粉末电热爆炸喷涂方法制备钼涂层的工艺试验

利用粉末电爆喷方法制备涂层的过程中,爆炸产物粒径的大小分布对所形成的涂层质量和均匀性有重要影响。采用自主开发的连续粉末电爆喷涂设备,改变粉末涂敷量和初始充电电压等工艺参数,在304不锈钢基体上进行钼粉电爆炸喷涂试验,得到不同工艺参数下的钼涂层。通过分析其表面和截面的组织,研究了电热爆炸喷涂的工艺参数与爆炸产物粒径的大小分布之间的相关性。结果表明:初始电压和粉末涂敷量对爆炸产物粒径的分布均有影响。初始电压由小升大的过程中,产物粒径大小总体上先减小后增大,初始电压过高还会发生沿面放电现象。粉末涂敷量由少变多,产物粒径大小总体上增大。     

爆炸喷涂工艺参数对AlCuFeSc准晶涂层力学性能的影响

目的 研究爆炸喷涂工艺参数对AlCuFeSc准晶涂层力学性能的影响规律,进一步提升铝合金表面AlCuFeSc准晶涂层的性能。方法 采用爆炸喷涂工艺制备准晶涂层,以正交试验方法对爆炸喷涂氧燃充枪比、喷涂距离、喷涂频率3个影响涂层性能的关键参数进行优化。借助显微硬度计、拉力试验机研究涂层的力学性能。采用SEM、XRD、EDS等手段表征粉末及涂层的微观物相结构。结果 在试验参数范围内,以涂层的表面硬度和结合强度性能为主要判定指标,各因素对涂层性能的影响从大到小依次为氧燃充枪比、喷涂距离、喷涂频率。综合考量涂层表面硬度和结合强度2个指标,得到了AlCuFeSc涂层的最佳制备工艺,氧燃充枪比为56%,喷涂距离为210 mm,喷涂频率为1次/s。在该最佳工艺参数下制备的准晶涂层致密且与铝合金基体结合良好,涂层表面硬度为583.4HV0.3,结合强度为63.24 MPa,孔隙率为0.648%,准晶相的含量为69%。结论 采用最佳工艺参数制备的AlCuFeSc准晶涂层相较于非最佳工艺参数喷涂涂层,其性能得到较大提高,可为未来准晶涂层的应用提供参考。     

喷涂工艺参数对纳米NiCr/WC涂层与基体间结合强度的影响

以纳米NiCr/WC粉末为原料,采用活性燃烧超音速火焰喷涂技术制备了NiCr/WC金属陶瓷涂层。通过XRD衍射以及能谱分析等方法研究了工艺参数对纳米NiCr/WC涂层与基体之间结合强度的影响。结果发现,在喷涂材料确定的条件下,热喷涂涂层与基体之间的结合强度主要取决于热喷涂工艺。尤其是喷涂距离,对涂层与基体之间的结合强度的影响非常明显。     

CuNiCoBe合金表面等离子弧喷涂Cr3C2-NiCr涂层

利用等离子弧喷涂技术在结晶器CuNiCoBe基体上制备了Cr3C2-NiCr涂层,采用正交试验法研究了喷涂工艺参数对涂层与基体结合强度的影响,对拉伸断面的形貌和涂层的显微结构进行了观察和分析.结果表明,影响Cr3C2-NiCr涂层与CuNiCoBe基体结合强度的主次因素依次为:送粉速率＞主气流量＞喷涂距离＞喷涂功率;经正交试验优化后的喷涂工艺参数为:喷涂距离90mm,主气流量56.6L/min,送粉速率20 g/min,喷涂功率25 kW;优化后,涂层与基体的结合强度可达18.5 MPa;涂层截面的显微硬度分布符合正态分布.     

铸铁表面等离子喷涂Mo涂层工艺研究

采用不同参数等离子喷涂方法在铸铁表面制备了钼涂层,利用SEM和EDS研究了涂层组织与断口形貌,并检测了涂层的显微硬度。结果表明,喷涂最佳工艺参数为主气流量72 L/min,喷涂距离107 mm,送粉速率14 g/min,功率18 kW。涂层与基体以机械结合为主,Mo涂层的硬度明显高于基体的硬度,涂层显微硬度分散性和不均匀性较大,这是由于涂层组织结构的非均匀性和涂层中的缺陷造成的。     

腔内约束电热爆喷涂涂层的形成

在内径为7 mm的聚乙烯爆炸腔进行钼丝的电热爆喷涂试验,用扫描电镜观察涂层的表面和截面形貌、涂层厚度,分析涂层与基体的结合情况.结果表明,爆炸腔内钼丝的爆炸产物在基体上会形成一个喷涂圆面,由中心涂层区和外围粘结层组成.中心涂层区在喷涂距离5～8 mm时,所得涂层致密、厚度均匀,与基体结合良好,局部界面附近存在元素扩散现象;外围粘结层随喷涂距离的增大而消失.大面积喷涂层可由单个喷涂圆面的合理搭接来形成,通过多次喷涂可增加涂层的厚度.     

电热定向爆炸制备高速钢涂层的试验研究

采用电热爆炸定向喷涂工艺在45钢基体上制备W6Mo5Cr4V2(M2)高速钢涂层。借助扫描电镜、显微硬度计分别对涂层显微组织、孔隙率、涂层基体界面结合以及涂层的硬度进行了测试。结果表明，电热爆炸定向喷涂制备的涂层组织晶粒明显细化，涂层孔隙率低；涂层与基体界面为冶金结合，且结合良好，存在一个熔合区；涂层硬度均明显高于W6MoSCr4V2喷涂材料原始硬度，最高达到954HV。     

电爆炸喷涂Ti6Al4V涂层研究

用电爆炸喷涂工艺在45钢基体上制备了钛合金Ti6Al4V涂层.用光学显微镜和扫描电镜对涂层显微组织进行观察分析,对不同喷涂距离下涂层厚度和孔隙率进行了比较.结果表明:涂层致密,没有出现传统热喷涂涂层具有的层状结构;涂层与基体界面结合良好,在界面附近发生了扩散现象;涂层孔隙率低于0.55%;低喷涂距离喷涂所制备的涂层厚度大于高喷涂距离喷涂所得涂层厚度.     

氧乙炔火焰喷焊制备自熔性合金涂层及其性能研究

目的研究镍基自熔性合金喷焊涂层成形机理,比较不同合金材料制备涂层的综合性能,以获得综合性能最佳的喷焊材料。方法以四种不同成分的镍基自熔性合金粉末作为喷焊材料,通过氧乙炔火焰在45钢基材表面进行喷焊。使用金相显微镜、X射线衍射、扫描电子显微镜等对喷焊层进行显微结构分析,并利用维氏硬度计、磨损试验机等对喷焊涂层性能进行对比分析。结果氧乙炔火焰制备的涂层与基体呈现良好的冶金结合,涂层和基体在喷焊过程中发生元素扩散,生成了金属间化合物,基体的整体性能有显著改善。随着材料中Cr、B、Si等合金元素含量的增加,喷焊时涂层中生成的BCr、Ni17Si3等共晶硬质相含量上升,促使涂层的显微硬度、耐磨性能等得到显著提升。其中,Ni60A涂层提升最为显著,其涂层硬度相当于基体硬度的2.5倍,耐磨性为基体的18.1倍。Ni25A涂层提升最小,其显微硬度是基体的1.3倍,耐磨性是基体的6.6倍。结论喷焊状态下的Ni60A涂层与基体冶金结合良好,涂层表面质量好,涂层性能最佳。     

Improvement of wear resistance of plasma-sprayed molybdenum blend coatings

The wear resistance of plasma sprayed molybdenum blend coatings applicable to synchronizer rings or piston rings was investigated in this study. Four spray powders, one of which was pure molybdenum and the others blended powders of bronze and aluminum-silicon alloy powders mixed with molybdenum powders, were sprayed on a low-carbon steel substrate by atmospheric plasma spraying. Microstructural analysis of the coatings showed that the phases formed during spraying were relatively homogeneously distributed in the molybdenum matrix. The wear test results revealed that the wear rate of all the coatings increased with increasing wear load and that the blended coatings exhibited better wear resistance than the pure molybdenum coating, although the hardness was lower. In the pure molybdenum coatings, splats were readily fractured, or cracks were initiated between splats under high wear loads, thereby leading to the decrease in wear resistance. On the other hand, the molybdenum coating blended with bronze and aluminum-silicon alloy powders exhibited excellent wear resistance because hard phases such as CuAl₂ and Cu₉Al₄ formed inside the coating.     

电弧喷涂Zn-Al伪合金涂层耐腐蚀性能研究进展

通过在钢基体表面制备涂层可以很好地延长钢铁材料的服役时间,减少因腐蚀造成的重大事故和人员伤亡。相较于传统的纯Zn涂层、纯Al涂层以及Zn-Al合金涂层,Zn-Al伪合金涂层能够为基体材料提供长久有效的腐蚀防护,在钢铁材料的腐蚀防护中具有巨大的应用潜力。简述了Zn-Al伪合金涂层电弧喷涂制备工艺的特点;介绍了Zn、Al、Zn-Al合金及Zn-Al伪合金涂层在模拟海洋环境下的腐蚀防护原理;在此基础上从组分、喷涂工艺参数(喷涂距离、喷涂电流和喷涂电压)、元素掺杂(Mg、Si及Re)及后处理工艺(封孔、激光重熔)等角度,论述了其对Zn-Al伪合金涂层耐蚀性的影响;讨论了Zn-Al伪合金涂层防腐体系在桥梁、海洋钢结构件、地下运输管道中的应用现状;最后总结了目前研究工作中存在的挑战,提出了电弧喷涂Zn-Al伪合金涂层尚需深入研究的重点问题,为提高钢铁材料使用寿命提供了参考。     

A study of high-velocity combustion wire molybdenum coatings

In this paper, coatings manufactured using the high-velocity combustion wire (HVCW) spray process have been studied. Molybdenum coatings were prepared in this study, and wavelength dispersive x-ray analysis (WDX) investigations were carried out to ascertain the oxygen content of the coating and its distribution. The x-ray diffraction (XRD) analysis of the coating was also carried out to determine the phases present in the coating. Based on the above data, the authors explain the HVCW-sprayed molybdenum coating microstructure properties. These coatings were also sprayed using a modified aircap design. The parameters varied for the molybdenum coatings by HVCW and were (1) the distance of the substrate from the spray gun and (2) the wire feed rate of the gun. The wear test and coefficient of friction measurements were also carried out for the coatings. Air plasma spraying of Mo-25% NiCrBSi coatings was carried out, and these coatings were further checked for wear friction properties.     

聚四氟乙烯/Al3O2-TiO2复合涂层的制备及其疏水性能研究

目的 在铝合金表面制备耐磨、耐蚀、高结合强度的疏水涂层。方法 采用大气等离子喷涂(APS)在铝合金基体上制备AT(Al3O2-Ti O2)涂层,在AT涂层上采用溶胶-凝胶法制备聚四氟乙烯(PTFE)面层,借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪、3D形貌仪、接触角测试仪等仪器对涂层的显微结构、成分、粗糙度、接触角进行表征。结果 喷距为120 mm、电流为680 A、送粉量为18 g/min的条件下,实心AT涂层和空心AT涂层表面粗糙度为6.99μm、6.13μm,孔隙率为5.88%、15.18%,硬度为945.82HV0.3、768.1HV0.3,与基体的结合强度为32 MPa、28 MPa,实心AT涂层与PTFE涂层的结合强度为19 MPa。实心PTFE/AT复合涂层与水的静态接触角最大可达130.9°,PTFE涂层表面含有氟化物和硅化物。结论 实心粉末AT涂层表面粗糙度较大,综合性能优于空心粉末AT涂层,因此,将实心AT涂层作为复合涂层的底层。实心PTFE/AT复合涂层具有与荷叶表面相仿的微纳米二元粗糙结构,具有良好的疏水性能,疏水性能与表面含氟物质的疏水基团以及低表面能的二元粗糙结构相关。     

7075铝合金表面激光熔覆Ti/TiBCN复合涂层的组织及性能

采用激光熔覆技术在7075铝合金表面制备了Ti/TiBCN复合涂层,研究了工艺参数对复合涂层的微观组织及性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)研究了Ti/TiBCN复合涂层的相组成和微观组织;利用显微维氏硬度计和往复摩擦磨损试验机研究了Ti/TiBCN涂层的性能。结果表明:当激光功率1 000 W,扫描速度3 mm/s,送粉率300 mg/min时,Ti/TiBCN复合涂层质量最好。涂层上部由树枝晶和部分胞状晶组成,涂层中部为等轴晶,涂层下部呈现球形的TiBCN颗粒。与铝合金基体相比,涂层的平均硬度为519.4 HV0.2,是基体(~120 HV0.2)的4.3倍;涂层的平均摩擦因数为0.208,约是基体(0.442)的1/2;涂层磨损损失量为2.7 mg,约是基体(8.2 mg)的1/3。     

Influence of HVOF parameters on the corrosion and wear resistance of WC-Co coatings sprayed on AA7050 T7

Thermal spray WC-based coatings are widely used in the aircraft industry mainly for their resistance to wear, reworking and rebuilding operations and repair of worn components on landing gear, hydraulic cylinders, actuators, propeller hub assemblies, gas turbine engines, and so on. The aircraft industry is also trying to use thermal spray technology to replace electroplating coatings such as hard chromium. In the present work, WC-Co coatings were built up on an AA 7050 aluminum alloy using high velocity oxygen fuel (HVOF) technology and a liquid nitrogen cooling prototype system. The influence of the spray parameters (standard conditions, W19S, increasing the oxygen flux, W19H, and also increasing the carrier gas flux, W19F) on corrosion, friction, and abrasive wear resistance were also studied. The coatings were characterized using optical (OM) and scanning electron (SEM) microscopy, and X-ray diffraction (XRD). The friction and abrasive wear resistance of the coatings were studied using Rubber Wheel and Ball on Disk tests. The electrochemical studies were conducted using open-circuit potential (E_OC) measurements and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Differences among coated samples were mainly related to the variation of the thermal spray parameters used during the spray process. No significant differences were observed in the wear resistance for the coatings studied, and all of them showed a wear rate around 10 times lower than that of the aluminum alloy. The results of mass loss and wear rate were interpreted considering different mechanisms. Comparing the different spray parameters, the oxygen flux (higher flame temperature) produced the sample which showed the highest corrosion resistance in aerated and unstirred 3.5% NaCl solution. Aluminum ions were detected on the surface almost immediately after the immersion of samples W19S and W19F in chloride solution, showing that the electrolyte reached the substrate and galvanic corrosion probably occurred. For sample W19H, aluminum ions were not detected even after 120 min of immersion in NaCl solution.     

纳米Al2O3-40％TlO2复相陶瓷颗粒增强镍基合金复合涂层的摩擦学性能

运用等离子喷涂技术在7005铝合金表面制备Al2O3-40%TiO2纳米结构颗粒增强镍基合金复合涂层,分析其微观结构,研究其在不同载荷和速度条件下的摩擦磨损性能。结果表明：复合涂层主要由γ-Ni、α-Al2O3、γ-Al2O3和金红石型-TiO2等相组成,其摩擦因数和磨损失重较镍基合金涂层显著降低。在轻载3 N 时,复合涂层磨损表面的接触应力较低,主要发生微观切削磨损;当载荷上升至6~12 N时,接触应力高于磨损表面的弹性极限应力,复合涂层的磨损机理变为多次塑变磨损、微观脆性断裂磨损和磨粒磨损。随着速度的增大,磨损表面的接触温度逐渐升高,复合涂层以多次塑变磨损、疲劳磨损和粘着磨损为主。     

Microstructure and Tribological Properties of WC-CeO2/Ni- base Alloy Composite Coatings

运用等离子喷涂技术在7005铝合金表面制备了WC和CeO2颗粒协同增强镍基合金复合涂层,研究了该复合涂层的微观结构和摩擦学性能。结果表明:加入CeO2颗粒细化了复合涂层的显微组织,使WC增强颗粒从圆形变为不规则多边形,并降低了其脱碳分解程度。不同PV值摩擦条件下,WC-CeO2/镍基合金复合涂层的摩擦系数和磨损失重均低于WC/镍基合金复合涂层和镍基合金涂层。PV值小于3.36 N·m/s时,复合涂层磨损表面的最大接触应力低于其弹性极限接触应力,主要发生微观切削磨损和疲劳磨损;PV值大于3.36N·m/s后,磨损表面的最大接触应力超过其弹性极限接触应力,接触温度也急剧上升至648℃,磨损表面出现明显的塑性变形和脱落,其磨损机制变为多次塑变磨损、磨粒磨损和粘着磨损,并伴有氧化磨损。     

等离子体增强磁控溅射TiN涂层与铝对摩时的摩擦磨损行为∗

铝挤压模具表面的摩擦磨损行为是影响铝制品质量和模具寿命的重要因素。为了进一步优化铝挤压模具表面耐磨涂层的沉积工艺，以 TiN 涂层为例，采用等离子体增强磁控溅射方法分别在基体偏流为 0.1 A、1.5 A、3.0 A 和 4.5 A 条件下制备 TiN 涂层，利用 XPS、SEM、AFM 和 XRD 分别测量 TiN 涂层的化学成分、表截面微观结构和相组成，利用纳米压痕仪和旋转式球-盘摩擦磨损试验机分别考察 TiN 涂层试样的综合力学性能和与铝对摩时的摩擦磨损行为。结果表明：基体偏流增加对 TiN 涂层的化学组成影响较小。随着基体偏流的增加，TiN 涂层的横截面形貌逐渐细化。涂层表面具有由岛状微凸起组成的微结构，随着基体偏流的增加，微凸起尺寸和数量逐渐减小，表面粗糙度逐渐降低。不同基体偏流条件下制备的涂层均具有明显的 TiN(111)择优生长趋势。当基体偏流从 0.1 A 增加到 1.5 A 时，TiN 涂层的晶粒尺寸明显减小，涂层的综合力学性能得到显著提高。TiN 涂层试样与铝对摩过程中主要发生粘着磨损和磨料磨损，涂层试样对铝的减摩抗磨性能与对摩过程中的铝粘着面积呈负相关。结论：基体偏流对等离子体增强磁控溅射 TiN 涂层的表截面微观结构、力学性能和摩擦磨损行为影响显著，基体偏流为 1.5 A 时制备的 TiN 涂层具有最低的摩擦因数和磨损率，分别为 0.41×10^?15 和 3.03×10^?15 m³ / (N·m)。研究结果对铝成型模具表面高性能长寿命防护涂层的研究开发具有一定的理论意义和实用价值。