HVAF 制备 WC 基涂层结构与滑动摩擦磨损性能研究

采用HVAF超音速火焰喷涂制备三种WC基金属陶瓷复合涂层以及金属涂层Ni60,对比分析了各涂层的微观形貌、硬度、沉积速率、滑动摩擦磨损性能。结果表明:HVAF超音速火焰喷涂制备的各涂层与基体结合良好、涂层结构致密,孔隙率1.5%;随着复合涂层中碳化物陶瓷增强颗粒的增加,各涂层的显微硬度增大,沉积速率降低;摩擦磨损试验显示WC-10Co-4Cr、WC-12Co涂层磨损量仅为金属涂层Ni60的1/20,表现出优异的耐滑动磨损性能。     

感应钎焊微纳米WC-Ni基复合涂层性能研究

以微米、纳米WC为增强相，自熔合金Ni60A为钎焊材料，采用感应钎焊的方法在Q235低碳钢基体上制备了微纳米WC—Ni基复合涂层。通过用扫描电镜观察涂层的显微组织、用X射线衍射分析相组成和用能谱分析涂层的成分，研究了纳米颗粒WC的加入对涂层的显微组织和相组成的影响，以及对涂层硬度和耐磨性能的影响。结果表明，在相同试验条件下，添加纳米WC的涂层中，相组成中WC相较多，并且出现了少量的W2C硬质相，提高了涂层的硬度和耐磨性。     

激光熔覆/离子渗硫复合改性层的表征与减摩行为

采用激光熔覆和离子渗硫复合处理在Ni基金属陶瓷涂层表面原位合成微纳米硫化物固体润滑薄膜,得到复合改性层。采用XRD、XPS、SEM、AFM、EPMA等方法对复合改性层进行了表征,在摩擦磨损实验机上研究了复合改性层干摩擦条件的摩擦磨损性能。结果表明,Ni基金属陶瓷涂层主要由γ-(Fe,Ni)、Cr2Ni3、Ni17W3、Fe0.64Ni0.36、WC、Cr7C3和CrSi2组成,显微硬度在550~625 HV0.2。渗硫层是一个3~4μm的灰黑色带状层,与基体之间无明显过渡,表面疏松而多孔,由微纳米级的尖岛状颗粒堆砌而成;渗硫层主要由单质Fe、Ni,FeS、FeS2、NiS等硫化物,Fe、Cr的氧化物组成。摩擦磨损实验结果表明,与Ni基金属陶瓷涂层相比,复合改性层的摩擦系数和磨损量都显著降低。     

VC抑制剂对激光熔覆原位生成WC增强Ni基涂层的影响

在H13钢表面通过激光熔覆原位生成不同VC含量的WC增强Ni基涂层,研究VC抑制剂对WC晶粒的细化作用及其对涂层硬度和耐磨性的影响。分别采用XRD、SEM、EDS分析涂层物相、形貌及成分分布。采用显微硬度计测定涂层硬度,摩擦磨损实验机测试涂层耐磨性。结果表明,VC具有明显的抑制WC晶粒长大的作用,且当VC含量为10%时,抑制效果最佳;不同VC含量的涂层硬度均高于无VC的涂层,当VC含量为15%时涂层具有最高的硬度;10%VC+(W+C)+Ni60涂层、(W+C)+Ni60涂层和Ni60涂层的耐磨性依次下降。VC能够使原位生成WC晶粒的析出机制受到阻碍,导致晶粒细化;加入的VC也可能沉积在WC晶粒上,阻止其进一步长大。适量的VC可对WC增强相的长大起到明显的抑制效果,并改善涂层的硬度和耐磨性。     

感应熔敷微纳米复合材料涂层组织及抗磨性能

以Ni60A、微米和纳米碳化钨粉末为原料，利用感应熔敷技术在Q235钢表面制得以微纳米碳化钨颗粒为增强相的镍基复合材料耐磨涂层，利用SEM、XRD和EDS分析了该涂层的显微组织，涂层与基体之间为完全冶金结合；在干滑动磨损试验条件下具有较好的耐磨性。涂层具有优异耐磨性的主要原因是作为耐磨增强相的微纳米碳化钨具有高硬度高耐磨特性，在涂层中起到了抗磨骨干作用。     

火焰喷焊Ni基涂层微观结构及耐摩擦磨损性能的研究

以53~150μm的Ni60A、Ni60CuMo、Ni60WC10粉末为原料,采用Castolin SuperJet—S喷焊系统制备各涂层。应用金相显微镜、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和摩擦磨损设备分析涂层的微观结构和耐摩擦磨损性能。结果表明,Ni60A、Ni60CuMo、Ni60WC10涂层硬度均较高(HRC57.0),涂层孔隙率低(1.0%),涂层与基体呈冶金结合;各涂层以Ni基固溶体衍射峰为主,Ni60WC10层中出现明显的WC衍射峰;Ni60WC10涂层的耐磨擦磨损性能较Ni60A涂层提高了约2.5倍,较Ni60CuMo涂层提高了约3.5倍。     

磁场调控等离子喷焊制备Ni/WC复合涂层

针对等离子喷焊制备Ni/WC复合涂层存在的WC沉底问题,采用外加磁场辅助等离子喷焊技术制备Ni/WC复合涂层,研究了磁场作用下等离子喷焊Ni/WC涂层外加WC颗粒的分布调控问题.采用维氏硬度计、扫描电镜(SEM)、光学显微镜(OM)及能谱分析仪(EDS)表征涂层组织结构和性能.结果表明:未加磁场时WC沉积在涂层的熔合线...     

“双层金属布”硬质涂层耐磨性能的研究

对复合在钢基体上的WC-Ni-Fe-Co系“双层金属布”硬质涂层的相对耐磨系数ε进行了测定,对比耐磨件是HRC60的高速钢,实验采用磨粒磨损和摩擦磨损,实验结果表明WC-Ni-Fe-Co系“双层金属布”涂层耐磨性明显优于高速钢（HRC60）,涂层耐磨性主要与WC相含量有关。     

磁场调控等离子喷焊制备Ni/WC复合涂层北大核心

针对等离子喷焊制备Ni/WC复合涂层存在的WC沉底问题,采用外加磁场辅助等离子喷焊技术制备Ni/WC复合涂层,研究了磁场作用下等离子喷焊Ni/WC涂层外加WC颗粒的分布调控问题。采用维氏硬度计、扫描电镜(SEM)、光学显微镜(OM)及能谱分析仪(EDS)表征涂层组织结构和性能。结果表明:未加磁场时WC沉积在涂层的熔合线附近;在磁场作用下WC颗粒集中分布在涂层中间区域,WC底层距熔合线420μm;有无磁场条件下的硬度值波动状况不同,无磁场时涂层硬度最大值为1400HV,外加磁场时硬度最大值为1450HV。实验中WC颗粒几乎未发生热熔解,颗粒形貌保持完整。磁场细化了涂层组织,促进了硬质相的产生,提升了涂层的硬度。外加磁场解决了WC沉底问题,可根据工程需要对外加增强颗粒分布进行调控。     

42CrMo钢表面高频感应熔覆WC增强镍基复合涂层的研究

通过高频感应加热在42CrMo钢表面熔覆制备0.5 mm厚的WC增强Ni60复合涂层。通过电子显微镜、显微硬度计、能谱仪、X射线衍射仪以及万能摩擦磨损实验机研究分析了图层的组织形貌、相结构、硬度和耐磨性。结果表明:熔覆层组织均匀,主要由WC、W_2C、Cr_(23)C_6、Cr_7C_3、FeNi、Ni_3Fe等相组成,与基体呈冶金结合并伴随有大量合金元素的扩散,结合界面较致密,无明显夹杂等缺陷,结合强度高;熔覆层组织致密,硬度分布较为均匀,WC增强Ni60复合熔覆层耐磨性相比淬火态42CrMo有较大提高。     

激光熔敷Ni60／WC合金层的腐蚀磨损特性

研究了４５钢表面激光熔敷镍基ＷＣ合金层的耐蚀性及在不同冲击速度和不同浓度酸性介质下的腐蚀磨损特性。结果表明，激光熔敷Ｎｉ６０／ＷＣ合金层不论耐蚀性还是抗腐蚀磨损性能同于２Ｃｒ１３不锈钢。应用微机对试验结果进行逐步回归分析，得出了影响因素与腐蚀磨损速度的害量关系，并探讨了熔敷层的腐蚀磨损过程。     

纳米WC增强Ni基合金喷熔层在不同介质中抗泥浆冲蚀性能研究

采用氧乙炔火焰喷熔工艺制备了Ni60CuMo和纳米WC增强Ni60CuMo两种Ni基合金喷熔层,采用XRD、SEM方法分析了喷熔层的组织结构,测量了喷熔层的硬度和电化学性能;研究了两种喷熔层在淡水和3.5wt.%NaCl介质中的抗泥浆冲蚀磨损性能。结果表明,纳米WC增强Ni60CuMo合金喷熔层的组织结构为纳米WC呈块状均匀镶嵌在γ相固溶体和Cr23C6、Cr7C3等硬质相之间,形成弥散强化,使其硬度提高了约13%;纳米WC增强的Ni基合金喷熔层在3.5wt.%NaCl介质中比Ni60CuMo喷熔层具有更低的腐蚀电位与更高的腐蚀电流密度,它在淡水和3.5wt.%NaCl介质中的抗泥浆冲蚀磨损性能分别比Ni60CuMo喷熔层提高了约53%和20%。纳米WC的加入显著提高了Ni基合金喷熔层的抗泥浆冲蚀性能,但在3.5wt.%NaCl介质中,由于WC与NiCr合金之间形成了大量微电池,加速了喷熔层的腐蚀磨损,使其抗泥浆冲蚀性能的增强效果受到削弱。     

氩弧熔覆Ni60+WC合金层的组织与性能

研究了氩弧熔覆Ni60 WC合金层的组织和耐磨性。对不同WC含量的熔覆层：W6MoSCr4V2,4CrB,Cr12MoV和lCr18Ni9Ti进行了磨损试验。结果表明：Ni60 WC合金层具最好的耐磨性,并且随WC含量的增加,耐磨性随之提高,且熔覆层组织进一步细化。     

TC4钛合金表面激光熔覆Ni包WC复合涂层研究

为了提高钛合金的耐磨性能及使用性能,采用激光熔覆法在TC4钛合金基体上制备了Ni与WC混合粉末涂层,研究了不同WC添加量对熔覆层的物相组成、显微组织、硬度及耐磨性能的影响。结果表明,三组不同的熔覆材料经过激光熔覆后,都可以使材料表面硬度和耐磨性能较基材大幅度增加。但是随着WC含量的增加,熔覆层均匀性降低,出现小颗粒的WC团,并且组织开始多样化,且硬度分布均匀性也有所下降。     

AC-HVAF喷涂Ni60/WC复合涂层微观组织及冲刷磨损性能研究

利用先进的AC-HAVF喷涂技术在0Cr13Ni5Mo不锈钢上制备了Ni60/WC复合涂层。研究了其微观组织及耐磨性能。试验结果表明:涂层主要由Fe-Ni固溶体以及Cr0.19Fe0.7Ni0.11、WC、M6C(Ni2W4C或Fe3W3C)、Cr26C3、CrB2等相组成,未发现W2C以及W相;涂层与基体结合很好,涂层的孔隙率约2.5%;WC、M6C(Ni2W4C或Fe3W3C)、Cr26C3、CrB2硬质相弥散分布于涂层中,部分区域硬质相达到了200~800 nm;涂层具有优异的耐冲蚀磨损性能,其耐磨性较基体有很大的提高。涂层应用于水轮机叶片的修复,三个月汛期使用后涂层良好。     

A Comparison of Wear Due to Abrasion of WC–Ni Coatings on Aluminium Alloy Sprayed by HVOF and Detonation Gun

In this investigation, aluminum alloy is coated with WC–Ni layer deposited by detonation spraying and high velocity oxy fuel (HVOF) spraying. The important features of microstructure and hardness of the coating are characterized extensively. The wear rates of the coating due to abrasion are determined for different applied loads. The worn coatings are examined under scanning electron microscopy. A correlation is established between the wear rates of the coatings due to abrasion and hardness. The results show that abrasion action takes place by both particle rolling and particle sliding. Fracture of particles during abrasion increases wear rate. In general, the wear rate due to abrasion is higher for the coating deposited by detonation spraying than that of coating deposited by HVOF spraying.     

HVAF喷涂La2O3改性WC-20Cr3C2-11NiMo涂层的耐磨耐蚀性能

为进一步提升高质量WC涂层的耐磨性、耐海水腐蚀性和耐海水气蚀性。采用大气超音速火焰喷涂(HVAF)在0Cr13Ni5Mo基体上制备稀土La₂O₃改性WC-20Cr₃C₂-11NiMo涂层。通过显微硬度测试、平面孔隙测试、摩擦磨损实验、电化学实验和模拟海水超声波气蚀实验,测试涂层的显微硬度、孔隙率、摩擦因数、摩擦磨损性能、耐海水腐蚀性能和耐海水气蚀性能,分析La₂O₃对WC-20Cr₃C₂-11NiMo涂层耐磨耐蚀性能的影响。结果表明,改性后的涂层显微硬度提升到1400 HV0.2左右,平均孔隙率降低约48.6%;涂层磨损质量降低约33%,摩擦因数降低约30%,摩擦磨损表面微凹坑和微裂纹明显减少;电化学自腐蚀电位明显右移,电化学自腐蚀电流密度明显减小;涂层的气蚀质量损失减少约20%,气蚀坑洞明显减少和变小。HVAF喷涂La₂O₃改性后的WC-20Cr₃C₂-11NiMo涂层硬度略微提升,致密性、耐磨性、耐海水腐蚀性和耐海水气蚀性得到明显提升,除表面疲劳磨损外,表面摩擦磨损机理从严重磨粒磨损转变为轻微磨粒磨损,气蚀机理主要为流体冲击波侵蚀。     

Effect of Laser Power on Microstructure and Wear Resistance of WCP/Ni Cermet Coating

Laser cladding nickel-based alloy coating （Ni60） and nickel-based composite coating doped with WC particles by 35 % （WCp/Ni） were produced on the low-carbon steel substrate by CO2 continuous wave laser with power of 5 kW using the injected powder technique. The effect of laser power on microstructure and wear resistance of laser cladding WCp/Ni cermet coating was investigated. The WCp/Ni alloy coating with evenly distributed WC ceramic phases and the better bond with the substrate alloy was obtained at a power of 2.2 kW. Diffusion solution reaction happened between WC particles and the substrate alloy during laser cladding, and led to the formation of block rich-tungsten carbide on the edges of the WC particles, especially at higher power. The WCp/Ni alloy coating consists of the undissolved WC particles, the block or dendritic rich-tungsten carbide, the bar-like rich-chromium carbide, and dendrite solid solution and eutectic structure among the carbides. Microhardness and wear resistance of the WCp/Ni coating at different powers were much higher or better than those of Ni60 alloy coating, and the best results were obtained at power of 2.2 kW.     

碳化钨增强镍基喷熔层耐磨性的研究

试验研究了不同含量的两种碳化钨粉末对镍基自熔合金喷熔层耐磨性的影响。结果表明，碳化钨粉末对喷熔层有显著的增强作用，其中质量分数为５０％铸造碳化钨的喷熔层耐磨性约为Ｎｉ６０喷熔层的９倍，合金高铬铸铁的１４倍，从组织上分析了耐磨性升高的原因。