等离子喷涂与超音速火焰喷涂NiCr-Cr3C2涂层组织与摩擦磨损性能研究

目的 研究等离子喷涂与超音速火焰喷涂NiCr-Cr3C2涂层的组织、力学性能和摩擦磨损性能。方法 采用等离子喷涂与超音速火焰喷涂工艺制备NiCr-Cr3C2涂层,并采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、万能试验机、显微硬度计和高速往复摩擦磨损试验机,系统地分析了两种工艺所得涂层的物相、组织、结合强度、硬度及摩擦磨损性能。结果 两种工艺制备的NiCr-Cr3C2涂层与基体界面结合效果良好。等离子喷涂NiCr-Cr3C2涂层为层片状组织,层间可见微裂纹,孔隙率较高;超音速火焰喷涂NiCr-Cr3C2涂层组织均匀,无明显微裂纹,可见少量微小孔隙。物相分析表明,等离子喷涂涂层由NiCr、Cr3C2和Cr7C3相组成,而超音速火焰喷涂涂层由NiCr和Cr3C2相组成。超音速火焰喷涂NiCr-Cr3C2涂层的耐磨性优于等离子喷涂涂层,等离子喷涂涂层和超音速火焰喷涂涂层的稳态摩擦系数分别为0.4和0.6。随载荷升高,两种工艺制备的NiCr-Cr3C2涂层摩擦系数均显著下降。磨损后,等离子喷涂NiCr-Cr3C2涂层表面具有明显的凹痕和剥落,而超音速火焰喷涂NiCr-Cr3C2涂层磨痕表面较光滑,未见明显剥落。两种工艺制备的涂层磨损机制均为磨粒磨损和疲劳磨损。结论 超音速火焰喷涂NiCr-Cr3C2涂层较等离子喷涂涂层组织更为致密,具有更为优良的综合力学性能和耐磨性,等离子喷涂制备的NiCr-Cr3C2涂层的减摩性较好。     

氧气-空气混合助燃超音速火焰喷涂WC-Co涂层性能研究

采用液体燃料氧气-空气混合助燃超音速火焰喷涂(HVO/AF)工艺在45钢表面制备WC-Co涂层,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)表征了涂层的微观结构及相组成,并对涂层的孔隙率、显微硬度和结合强度进行了分析.研究结果表明,采用液体燃料氧气-空气混合助燃超音速火焰喷涂制备的涂层均具有较好的性能,超音速火焰喷涂氧气与空气混合比例对涂层的性能影响较大,采用HVO/AF喷涂技术能有效地抑制WC的氧化和分解,降低了涂层的孔隙率,提高了WC-Co涂层的硬度和结合强度等性能.涂层质量要好于传统的氧气助燃超音速火焰喷涂.     

三种超音速热喷涂工艺制备WC-12Co涂层的组织结构分析

用新研制的超音速等离子喷涂(S—APS)和2种进口超音速火焰喷涂(HVOF)设备制备了WC—12Co涂层，分析了3种喷涂工艺对涂层的表面和断面显微形貌、组织结构、孔隙率和氧化、脱碳，以及涂层的显微硬度、结合强度的影响。结果表明，在所试验的条件下，超音速等离子喷涂WC—12Co涂层显示出最致密的组织结构和最高的显微硬度。     

超音速等离子与超音速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层的性能及磨损机理

采用超音速等离子喷涂和超音速火焰喷涂分别制备了WC-10Co4Cr金属陶瓷涂层,表征和分析了WC-10Co4Cr涂层的物相组成、微观组织结构,进行了硬度、孔隙率、结合强度及560和1120 r/min下的磨损对比试验。结果表明,超音速等离子喷涂制备的涂层的综合性能与超音速火焰喷涂制备的涂层性能相当。在560 r/min下磨损10 h,超音速等离子喷涂制备的涂层与基体的磨损量比为1∶122.15,超音速火焰喷涂制备的涂层与基体的磨损量比为1∶138.36,涂层的磨损机制主要表现为磨粒磨损。在1120 r/min下磨损10 h,超音速等离子喷涂制备的涂层与基体的磨损量比为1∶109.53,超音速火焰喷涂制备的涂层与基体的磨损量比为1∶127.44,涂层的磨损机制主要表现为磨粒磨损和疲劳磨损。     

表面喷涂对不锈钢零件耐磨性能的影响

在不锈钢表面采用超音速火焰喷涂了WC-10Co-4Cr涂层,并对喷涂粉末和涂层的显微形貌、物相组成进行了表征,研究了基体与涂层的耐磨性能。结果表明,不锈钢表面涂层与基体以机械结合为主、冶金结合为辅,基体与涂层间过渡良好,未发现气孔或者微裂纹缺陷;原始喷涂粉末的物相组成为WC、Co和少量Co3W3C相,经过超音速火焰喷涂处理后,涂层的物相组成为WC、Co6W6C和W2C相;经过超音速火焰喷涂处理后,涂层的摩擦磨损性能明显优于不锈钢基体,这主要与致密的涂层硬度较高、抗摩擦磨损能力更强有关。     

1Cr9MoVNbN叶片WC-Co防护涂层结构与性能研究

采用等离子喷涂和超音速火焰喷涂工艺在汽轮机动叶片1COMoVNbN母材上制备了WC-Co防护涂层。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和高温冲蚀试验机等技术研究了涂层的相结构、表面形貌、孔隙率以及抗高温氧化和抗固体微粒侵蚀性能。结果表明,超音速火焰喷涂相比于等离子喷涂所制备的涂层中,WC相含量较多,涂层致密,孔隙率小。超音速火焰喷涂制备的含17%Co的WC-Co涂层相比于母材具有较好的抗高温氧化和抗固体微粒侵蚀性能。     

超音速等离子喷涂WC-17Co涂层的工艺及性能分析

以低成本压缩空气和丙烷作为工作气体,采用超音速等离子喷涂制备了WC-17Co涂层,研究了喷涂功率对涂层组织、孔隙率和相组成的影响,测试了涂层的抗压性和耐磨性.结果表明,喷涂功率显著影响粉末的熔化和脱碳程度,功率过小时,WC颗粒熔化程度低;功率过大时,WC严重脱碳生成W₂C甚至W相.喷涂功率为65 kW制备的涂层孔隙率最低（0.87%）,未出现严重脱碳产物钨,涂层具有很强的抗压入变形能力,由于高硬度WC颗粒的存在,涂层的耐磨性显著提高,其磨损量仅为基体的15%,磨损形式由基体的严重磨粒磨损+粘着磨损变为涂层的轻微磨粒磨损.     

等离子喷涂WC-Ni涂层的组织结构及力学性能

采用等离子喷涂技术在不同的喷涂工艺条件下制备WC-Ni涂层。采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征和观察涂层的相结构和显微组织,同时运用压痕法对涂层的显微硬度、弹性模量和断裂韧性进行测试。结果表明,等离子喷涂工艺参数对涂层的组织结构和相结构有显著影响,等离子喷涂功率增加,粒子的熔化程度增加,适当的喷涂距离下沉积形成的涂层致密;等离子功率增加,喷涂过程中会产生WC粒子的失碳,相对于W_2C相,WC_(1-x)相的增加可以同时提高涂层的显微硬度和断裂韧性;与涂层的相组成相比,致密的组织结构对涂层显微硬度、弹性模量和断裂韧性的综合性能的提高更显著。     

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。     

WC晶体结构特征对HVOF喷涂纳米结构WC-CoCr涂层组织及性能的影响

为提高纳米结构WC-CoCr涂层的综合力学性能,采用超音速火焰喷涂（HVOF）工艺制备纳米结构和超细结构WC-CoCr涂层。探讨了不同晶体特征的WC粉末对颗粒飞行和沉积变形过程的脱碳行为、涂层微观组织及力学性能的影响。结果表明：含有高密度位错的超细WC粉末在喷涂过程中发生了严重的氧化脱碳,形成了大量的W₂C相,涂层孔隙率较大,断裂韧性显著降低。而含有显著孪晶的纳米WC颗粒具有抑制WC脱碳和增强涂层断裂韧性的作用,纳米结构涂层呈现低脱碳率、高致密性、高硬度和高断裂韧性的优良综合性能。     

热喷涂技术及其设备应用

阐述了热喷涂潦方法和技术特性；比较了几种常用的热喷涂技术的优缺点．如火焰喷涂、电弧丝喷涂、等离子喷涂等．介绍了相应的设备系统的组成、应用领域及其发展的新趋势。指出合理使用热喷涂技术，不仅可以有效利用材料。还能扩展零部件的用途和延长使用寿命，从而创造出巨大的经济效益和社会效益。     

Plasma spraying of zircon

Zircon, ZrSiO₄, is a natural mineral used for various applications as a refractory bulk material. It is an excellent feedstock for the plasma spraying of protective coatings and free-standing bodies. Zircon decomposes on spraying into t-ZrO₂ and glassy SiO₂, which can be preserved in deposits by fast cooling. This combination of zirconia and silica exhibits properties such as a high thermal shock resistance, good corrosion resistance, low wettability, etc. The final properties of deposits can be further enhanced by the addition of other materials such as alumina. For instance, alumina-zircon plasma-sprayed free-standing pipes have a low gas permeability. Several technical applications are discussed.     

Thermal spraying of biomaterials

Osteoconductive hydroxyapatite coatings for metallic endoprostheses for hip and knee joint replacement provide a state-of-the-art template for enhanced in-growth of bone cells. However, the high temperature of the plasma jet leads to large scale dehydroxylation and decomposition of the starting powder. A model is being developed to explain the formation of chemically and mechanically inhomogeneous porous calcium phosphate coatings deposited by atmospheric plasma spraying onto titanium alloy substrates. In addition the biofunctionality is being discussed of titania bond coats and their influence on the in vivo performance of hydroxyapatite-titania duplex coating systems.     

电弧喷熔技术

将电弧喷涂层进行电弧重熔可以消除孔隙等固有缺陷,减少氧化物等杂质含量,获得与基体为冶金结合且成形良好的表面层。顺次采用自制铁基药芯喷涂丝电弧喷涂和氩弧重熔方法获得电弧喷熔表面层,试验了电弧电流对重熔层组织和性能的影响。电弧喷熔层主要由马氏体基体和硼碳化合物组成,硬度和耐磨性较喷涂层有明显提高。     

Plasma spraying of Wc-Co part I: Theoretical investigation of particle heating and acceleration during spraying

Plasma-sprayed WC-Co coatings are used extensively in a variety of wear-resistant applications. The quality of these sprayed coatings depends greatly on the temperature and velocity of the powder particles impacting the substrate. Because it is both expensive and difficult to experimentally determine these particle parameters, the present study deals with a theoretical investigation of particle heatup and acceleration during plasma spraying of WC-Co based on a recently developed model. The effect of WC-Co particle size on the evolution of particle temperature and velocity is examined through calculations performed under typical spraying conditions. The implications of the powder particles, assuming an off-axis trajectory during their traverse through the plasma flame, are also discussed.     

陶瓷软线材火焰喷涂距离对涂层性能的影响

使用法国生产的软线材火焰喷涂装置及Al2O3-3%TiO2陶瓷软线材,进行了喷涂工艺、涂层组织及性能方面的研究工作.研究结果表明,少量的TiO2添加能明显地提高涂层的强度和致密性.通过X射线衍射分析,涂层主要由α-Al2O3和γ-Al2O3两种相结构组成,而且斜六方晶体结构的α-Al2O3稳定相是涂层中的主相,有利于良好的涂层性能.在C2H2和O2工作压力分别为0.135 MPa和0.3 MPa,气体流量分别为65 L/min和62 L/min,喷涂距离为80 mm的条件下,涂层的结合强度最高达到22MPa,硬度最高达到1 200 HV,孔隙率最低为4%.     

等离子孤喷涂系统的发展与展望

简要介绍了等离子弧喷涂系统发展概况,分析了等离子弧喷涂电源、喷枪以及等离子弧喷涂系统控制技术的研究进展。分析表明等离子弧喷涂电源趋向于大功率小型化、逆变化是等离子弧喷涂电源的发展方向,等离子弧喷枪正向高效大功率化发展,而采用智能控制技术是等离子弧喷涂系统的必然趋势。     

电弧喷涂设备及其发展趋势

主要介绍了电弧喷涂设备的最新发展状态。电孤喷涂设备由喷涂主电源、喷涂枪和送丝机构3部分组成。喷枪介绍了目前国内外最常用的敞开式喷枪、改进的敞开式喷枪、封闭式喷枪以及超音速电弧喷涂枪的结构和它们的特点。主电源介绍了常规的变压器抽头式电源以及单丝电弧喷潦系统陡降特性主电源的结构和它们的优缺点。送丝机构介绍了目前采用的送丝设计的方案，同时也说明了使用开关电源驱动送丝电机的优点。     

Thermal spraying in japan

The two volumes of the proceedings of the 14th International National Thermal Spray Conference (22–26 May 1995, Kobe, Japan) contain 208 papers of which 78 were from Japanese authors. The proceedings (ISSN 1241-3074), entitled Thermal Spraying: Current Status and Future Trends, with Akira Ohmori as the editor, total 1226 pages and are available from the High Temperature Society of Japan, c/o Welding Research Institute of Osaka University, 11-1 Mihogaoka, Ibaraki, Osaka 567, Japan. These abstracts present a unique snapshot of thermal spray research and development in Japan towards the end of the 20th century. The thirteen sections of the proceedings and corresponding breakdown of the Japanese contributors into these sections are presented in the table below. The editor acknowledges Jeffery9 Brogan, Karlis Gross, and SangHa Leigh, Former graduate students at Stony Brook, for their assistance in the preparation of this document. The abostracts have been edited for both form and content to suit the requirements of an archived document.