超音速火焰喷涂Cr_3C_2-25NiCr涂层的制备工艺及组织研究

利用超音速火焰喷涂技术在结晶器铜板表面喷涂Cr3C2-25NiCr涂层,采用正交试验设计研究了不同工艺参数对涂层孔隙率的影响,并对涂层的表面、截面形貌和粉末及涂层的相组成等进行分析。研究结果发现,在喷涂过程中,Cr3C2-25NiCr涂层发生了不同程度的分解和氧化,而且喷涂距离对孔隙率的影响最大。本试验获得的最佳工艺参数为氧气流量900L/min,煤油流量6.0g/h,喷涂距离375mm,涂层厚度0.4mm,经过工艺优化后制备的Cr3C2-25NiCr涂层组织均匀致密,与基材结合良好,孔隙率较低。     

超音速等离子喷涂制备金属陶瓷涂层的抗冲蚀性能

通过高效能超音速等离子喷涂(SAPS)制备WC-Co及WC-Ni Cr金属陶瓷涂层,对比研究了2种涂层的抗冲蚀性能及在热腐蚀条件下的结构和性能演变。结果表明:2种涂层在喷涂过程中均会发生一定程度的脱碳,表现为W_2C相的形成;同时在WC-Co涂层中有少量的Co_3W_3C和Co_6W_6C相生成,且该涂层在热腐蚀后表层的WC相出现了分解与氧化,形成了W_3C、W_6C_(2.54)等脱碳相与CoWO_4、WO_3等氧化物相。在普通冲蚀条件下,WC-Co涂层的抗冲蚀性能更为优异,但热腐蚀会极大降低WC-Co涂层的抗冲蚀性能;与之相反,WC-NiCr涂层中的NiCr相在热腐蚀环境下生成的Cr_2O_3可以有效阻挡涂层内部与外部之间的物质扩散,从而降低了热腐蚀对涂层结构的破坏,在热腐蚀条件下表现出了优良的抗冲蚀性能。     

等离子喷涂45钢工艺与性能研究

研究了不同等离子喷涂电压对45钢表面涂层形貌、物相和干摩擦磨损性能的影响。结果表明,45钢热轧、淬火和回火组织分别为铁素体和珠光体、淬火马氏体和回火马氏体;等离子喷涂电压为45~60 V时,45钢表面涂层的物相主要为WC、W_2C和Co_3W_3C相;回火态45钢等离子喷涂WC-Co粉的最佳电压为50 V,表面涂层较为致密且涂层中的脱碳现象较小。     

机械齿轮轴的等离子喷涂修复与性能研究

采用等离子喷涂方法对机械齿轮轴进行了表面喷涂修复处理,研究了喷涂电压对涂层截面形貌、涂层物相和摩擦磨损性能的影响。结果表明,机械齿轮轴基材的组织为回火索氏体和极少量铁素体,不同喷涂电压下的涂层相组成均为WC、W_2C和Co_xW_yC_z相。随着喷涂电压的升高,喷涂涂层中W_2C相的含量相对升高,WC相的含量有所降低。当喷涂电压为50 V时,机械齿轮轴表面喷涂涂层的耐磨性能最好,这主要与涂层的孔隙较少且未发生明显脱碳有关。     

激光重熔Ni基WC涂层的组织与性能研究

研究了45钢为基体的Ni基WC涂层经激光重熔后形成涂层的显微组织、硬度和耐磨性.结果表明:涂层经激光重熔处理后,WC颗粒部分分解形成W_2C,同时形成新的硬质相和共晶组织.涂层中包含γ固溶体和W_2C、Ni_3B、Cr_73、Cr_(23)C_6和(Fe,Ni)_(23)C_6等化合物;有效地改善了涂层的性能.     

汽车焊装夹具的表面喷涂与耐磨性能研究

以镍基碳化钨粉末为喷涂原料,采用等离子喷涂和乙炔焰喷焊方法对汽车焊装夹具进行了表面改性处理,研究了不同热喷涂工艺下涂层的显微形貌、物相组成和孔隙率的变化规律,并对比分析了两种不同工艺下涂层的耐磨性能。结果表明,等离子喷涂涂层和乙炔焰喷焊涂层的物相组成均为γ-Ni、W_2C、Cr_7C_3和WC,涂层中都可见灰色区域、亮白色区域和黑色孔隙缺陷;乙炔焰喷焊涂层中的孔隙率要相对等离子喷涂涂层中更小;汽车焊装夹具基材的磨损机制为磨粒磨损和粘着磨损,而等离子喷涂涂层和乙炔焰喷焊涂层磨损机制为粘着磨损。     

M2高速钢刀具表面激光熔覆WC/Co涂层的组织与红硬性

目的利用激光强化技术在M2(W_6Mo_5Cr_4V_2)高速钢刀具表面熔覆WC/Co涂层,研究涂层组织成分、切削性能的变化规律及强化机理。方法采用IPG光纤激光器,在通用M2高速钢刀具表面制备一组单道熔覆层,运用显微硬度计、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等表征手段分析了熔覆层显微硬度、宏观形貌、显微组织、物相组成及红硬性等情况。结果在激光功率为1.1 kW,送粉电压为14 V,扫描速度为3 mm/s时,熔覆层截面出现少量气孔,并在左右边界部位出现裂纹,主要物相为Fe_3W_3C、WC、W_2C、M_6C型硬质相和间隙碳化物。其上部组织更为细腻,以碳化钨和钨钴化合物为主;中部及下部组织以弥散形式分布于熔覆层中,主要组织为Fe_3W_3C和碳化钨。熔覆层硬度明显高于基体,最高硬度达到1411HV,出现在距熔覆层顶点0.4 mm左右的次表层范围内。600℃时,熔覆层红硬性达到60HRC以上;1000℃时,熔覆层红硬性仍达到50HRC以上。由600℃逐渐升高到1000℃时,熔覆层组织晶界强化作用逐渐减小,择优取向强化表现明显。结论在M2高速钢表面熔覆WC/Co涂层,可以有效地提高刀具材料的硬度及红硬性。熔覆层最高硬度可以提高为刀具基体的1.64倍;600℃时,熔覆层红硬性远高于高速钢基材的红硬性指标;1000℃时,熔覆层红硬性近似接近于硬质合金的红硬性要求,是高速钢基材的2.94倍。生成的碳化物硬质相及间隙碳化物对熔覆层的硬度及红硬性的提高起到了主要作用。     

TA2纯钛表面激光熔覆WC7Co/TC4复合涂层的组织演变特性

选用抗氧化性和韧性良好的WC7Co陶瓷颗粒作为增强相,利用激光熔覆的方法在TA2纯钛表面制备WC7Co/TC4复合耐磨涂层,借助扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪和显微硬度计,分析表征复合涂层显微组织特征、WC7Co陶瓷颗粒界面反应行为以及复合涂层中相的演变规律。结果表明:根据激光熔覆过程中WC7Co颗粒的演变状态,复合涂层中存在2种典型显微组织,分别为未分解WC7Co颗粒强化组织和WC7Co分解后与Ti反应生成的W、TiC和Ti的共晶组织;复合涂层中WC7Co颗粒与TC4基质结合界面形成了2～3μm的反应层,反应生成物主要为W和TiC;复合涂层中的物相主要为Ti固溶体、W单质及TiC、VC、Co_3W_3C、W_2C等化合物。     

Fe基非晶涂层厚度与其爆炸喷涂沉积特性及性能

目的 评估沉积厚度对Fe基非晶涂层在殷瓦钢基体上服役性能的影响。方法 利用爆炸喷涂在殷瓦钢表面沉积了4种不同厚度(d_AC1≈50μm,d_AC2≈150μm,d_AC3≈250μm,d_AC4≈500μm)的Fe基非晶涂层,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、维氏显微硬度计、纳米压痕仪、液压式万能试验机、电化学工作站等,研究了涂层的微观结构、物相组成、显微硬度、弹性模量、残余应力、结合强度和电化学腐蚀特性。结果 不同厚度Fe基非晶涂层均未出现明显的晶化现象,AC1涂层的孔隙率明显较高(2.8%～1.4%),在厚度增至AC3时涂层与基体界面出现了明显的裂纹,且裂纹随着厚度的增加继续恶化,至AC4时在截面形貌上仅观察到少量界面结合连接区域;随着涂层厚度的增加,涂层孔隙率、冷却残余拉应力和结合强度显著降低,显微硬度和弹性模量略有上升。AC1涂层因形成了电偶腐蚀,从而加剧了基体腐蚀,不具备耐腐蚀防护能力。当涂层厚度达到AC3后,涂层的腐蚀电流密度小于基体的腐蚀电流密度,其腐蚀电位和极化电阻均高于...     

喷距对低温超音速火焰喷涂钛涂层显微结构与性能的影响

目的分析喷距对钛涂层显微结构和性能的影响。方法采用低温超音速火焰喷涂工艺,在不同的喷距下制备钛涂层,分析钛涂层的显微组织、相结构及显微硬度,探讨涂层受喷距影响的机制。结果低温超音速火焰喷涂钛涂层的表面粗糙度较高,涂层的孔隙率随喷距的增加呈先减小、后增大的趋势,当喷距为150 mm时,涂层的孔隙率最小。钛涂层没有发生明显的氧化,粒子主要以固态形式沉积。结论当喷距为150 mm时,粒子在焰流中加热较为充分,同时具有较高的飞行速度,粒子的扁平化程度高,因此涂层具有较高的致密度。     

超音速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层的耐滑动磨损行为

采用超音速火焰喷涂(HVOF)工艺制备微米结构WC-10Co4Cr涂层,分别采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和滑动磨损设备分析涂层的微观结构和滑动磨损行为。结果表明:采用液体煤油燃料HVOF喷涂的微米结构WC-10Co4Cr涂层的脱碳程度较低,涂层中仅出现WC和W2C相,而无η相(Co3W3C、Co6W6C)以及软相W。涂层微观结构致密,孔隙率约为1%,平均显微硬度为1 322HV0.3;在相同试验条件下,WC-10Co4Cr涂层的摩擦因数(约0.8)高于不锈钢(1Cr18Ni9Ti)的摩擦因数(约0.5),其滑动体积损失量仅为不锈钢涂层的1/146,具有优异的抗滑动磨损性能。涂层在滑动磨损过程中首先是粘结相的脱落,然后是WC颗粒的磨损。     

等离子喷涂WC-12Co涂层抗冲刷磨损行为

目的探索WC-12Co复合涂层抗冲刷磨损的能力。方法采用大气等离子喷涂(APS)方法在Q235钢基体上制备WC-12Co复合涂层。用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和能谱仪(EDS),对涂层微观形貌和相组成及成分进行分析。采用维氏显微硬度计表征了涂层的力学性能。采用自制的干砂型常温冲刷磨损试验机对涂层进行冲刷磨损实验。结果所制备的涂层主要由WC以及少量的W2C、Co3W3C和Co6W6C相组成。涂层以机械结合方式为主,同时伴有微冶金结合。截面显微硬度高于粘结层,其截面平均显微硬度为1169HV0.05。WC-12Co涂层厚度为300μm,粘结层厚度为50μm。在冲刷角为60°时涂层失重率最大,为0.4788 mg/g;在30°时涂层失重率最小,为0.3696 mg/g。结论在小角度30°冲刷时,具有较好的抗塑性冲刷磨损能力;在冲刷角为60°时出现最大的冲刷失重率,抗冲刷磨损效果较差;在大角度90°时,有一定的抗脆性冲刷磨损性能。     

面向等离子体材料钨厚涂层的制备及表征

等离子体喷涂技术在面向等离子体材料钨涂层的制备中占据主导地位,本实验采用CuMo/MoW作为涂层的中间过渡层,分别以结晶钨粉和羰基钨粉为原料,用大气等离子体喷涂技术在CuCrZr合金基体(110 mm×130mm)上制备了3-4 mm厚的3种钨涂层.对钨涂层微观组织、力学性能和热学性能研究表明,羰基钨粉制备的钨涂层的综合性能优于结晶钨粉,且薄涂层的结合强度优于厚涂层.优化喷涂工艺后,金相法测得钨涂层孔隙率＜2％,涂层的结合强度最大值为10 MPa,EDS测得氧含量为6％左右,纯钨层热导率最大值为12.52 W/(m.K),涂层氧含量过高导致涂层热导率显著降低.研究表明采用大气等离子体喷涂技术在铜合金上制备3～4mm厚的钨涂层是可行的,该技术可为下一步低成本、高性能厚钨涂层的制备奠定基础.     

铸钢轧辊亚微米WC-4Co电火花沉积涂层高温性能

用新型电火花沉积设备,把WC-4Co陶瓷硬质合金材料沉积在铸钢轧辊材料上,制备了电火花沉积合金涂层,用SEM和XRD等技术研究了沉积层在300 ℃的高温耐磨性和800 ℃高温氧化100 h后氧化膜形貌、组织结构和高温抗氧化性能.结果表明,沉积层厚度为20～30 μm,沉积层由Fe3W3C,Co3W3C,Si2W和W2C等物相组成.300 ℃高温条件下沉积层的耐磨性比基体提高了3.4倍,300 ℃高温条件下沉积层的磨损机理主要是粘着磨损、疲劳磨损、氧化磨损和磨粒磨损的综合作用.800 ℃高温条件下沉积层氧化100 h后的氧化膜的厚度约为10～20 μm;氧化膜主要由Fe3O4,Fe2O3,W20O58和Si物相组成;800 ℃高温下沉积层抗氧化性能比基体的抗氧化性能提高了2.6倍.细小弥散分布的硬质相提高了沉积层的抗高温磨损性能和抗高温氧化性能.     

Effect of Atmospheric Plasma Spraying Power on Microstructure and Properties of WC-(W,Cr)2C-Ni Coatings

WC-(W,Cr)₂C-Ni coatings were prepared by atmospheric plasma spraying (APS) with different spraying powers. The effect of spraying power on microstructure, phase composition, hardness, fracture toughness, and oscillating dry friction and wear behaviors of the coatings were studied. Simultaneously, the microstructure and properties of the as-sprayed coatings were compared with those of WC-17Co coating prepared under the optimal spraying power. It was found that spraying power had significant effect on the molten degree of feedstock powder and phase composition as well as microstructure and properties of WC-(W,Cr)₂C-Ni coatings. WC-(W,Cr)₂C-Ni coating deposited at a moderate spraying power of 22.5?kW had the highest fracture toughness and the best wear resistance. WC-17Co coating obtained under the moderate spraying power had poor fracture toughness and wear resistance. Moreover, the four kinds of coatings were all dominated by subsurface cracking and removal of materials when sliding against Si₃N₄ ball under unlubricated conditions.     

超音速火焰喷涂低碳WC/12Co涂层的组织及性能研究

采用离心雾化干燥法制得团聚颗粒,经连续高温烧结成两种不同松装密度的热喷涂粉末。采用以C3H8/O2为燃料的超音速火焰喷涂（HVOF）工艺制备了WC/12Co涂层。对粉末及涂层做了显微组织观察和XRD分析,测定了涂层的厚度、显微硬度和粉末沉积效率。结果表明,在1120℃、1180℃烧结的粉末中主要有WC和W6Co6C,但无Co相;涂层有脱碳,有Co6W6C相,但未出现单质Co。涂层组织均匀致密,沉积效率可达65%。     

A Comparison of Mechanical and Tribological Behavior of Nanostructured and Conventional WC-12Co Detonation-Sprayed Coatings

In the present study, WC-12Co coatings were deposited by detonation-spraying technique using conventional and nanostructured WC-12Co feedstock at four different oxy/fuel ratios (OF ratio). The coatings exhibited the presence of phases like W₂C and W due to the decarburization of the WC phase, and the proportions of these phases were higher in the nano WC-12Co coatings compared with conventional WC-12Co coatings. Coating hardness and fracture toughness were measured. The tribological performance of coatings was examined under dry sand rubber wheel abrasion wear, and solid particle erosion wear conditions. The mechanical and wear properties of coatings were influenced by degree of decarburization and more so in the case of nanostructured WC-Co coatings. The results indicate that the extent of decarburization has a substantial influence on the elastic modulus of the coating which in turn is related to the extent of intersplat cracking of the coating.     

HVAP 及 HVOF 工艺制备 WC10Co4Cr 复合涂层及其性能研究

目的对比研究超音速等离子喷涂(HVAP)技术与超音速火焰喷涂(HVOF)技术制备WC10Co4Cr涂层,并根据涂层组织形貌与电化学特性判断两种工艺的优劣。方法采用SEM及XRD分析WC10Co4Cr复合涂层的微观形貌和物相,在3.5%(质量分数)Na Cl溶液中对涂层进行电化学分析。结果 WC10Co4Cr涂层由较大的WC颗粒及粘结相组成,在喷涂过程中WC颗粒不断累积形成层片状结构,涂层有较小程度的失碳,形成了具有脆性的W2C。电化学极化测试表明,超音速等离子喷涂技术制备的涂层表现出优异的抗电化学腐蚀性能。结论超音速等离子喷涂技术制备的WC10Co4Cr涂层显微硬度为1197HV,孔隙率为0.50%,腐蚀电位为-0.3947 V,腐蚀电流密度为9.19×10-7A/cm2,腐蚀速率为1.01×10-2g/(m2·h),腐蚀深度为1.09×10-2mm/a,具有与超音速火焰喷涂涂层相似的耐腐蚀性能。     

Tungsten carbide coatings with different binders prepared by low power plasma spray system

Thermal spraying of cermet coatings is widely used for protection of machining parts against wear and corrosion. These coatings consist of WC particles in metal binders such as Co, Cr and Ni. Three kinds of WC powders with different metal binders (Co, NiCr and CoCr) were sprayed by low power plasma spray system on Al-Si-Cu alloy substrate. Fundamental aspects of sprayed cermet coatings, including (i) the effects of binder type on the coating structure, (ii) the hardness and (iii) the microstructure, were investigated. All cermet coatings have the same phase structure such as WC and W2 C. However, the intensities of these phases are different in each coating, mainly due to the difference in solidification rate in each case. Moreover, the hardness measurements are found to be different in each coating. The results show that, binder type has a significant effect on the physical and mechanical properties of the sprayed coatings.     

等离子喷涂WC-12Co/NiCrAl复合涂层的摩擦磨损特性

以NiCrAl涂层为粘结层,用等离子喷涂工艺在TC4钛合金表面制备了WC-12Co/NiCrAl复合涂层。通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度仪等手段分析了涂层微观形貌、化学成分和显微硬度,并用磨损试验考察了WC-12Co/NiCrAl复合涂层的摩擦磨损特性。结果表明:WC-12Co涂层表面未熔颗粒较多,涂层截面孔隙率为10.2%;WC发生部分分解,出现W2C、Co6W6C等新相;涂层与基体结合界面为机械结合+局部微冶金结合方式;显微硬度为双态Weibull分布,呈现不同位置结构的差异化。WC-12Co涂层表现出良好的减摩及耐磨性能,同载荷下摩擦因数低于基体,磨损失重为基体的1/10,磨粒磨损是其主要磨损机制。