亚微米WC添加对超音速火焰喷涂WC-Co涂层磨损性能影响

采用超音速火焰喷涂方法(HVOF)在304不锈钢基体表面制备WC和WC-12Co的复合涂层WC-Co,研究亚微米WC的添加对涂层相组成、显微硬度、耐磨性能和表面形貌的影响。利用X射线衍射、压痕法、往复式摩擦磨损实验和扫描电子显微镜(SEM)分别对涂层的相组成、显微硬度、磨损性能和表面形貌进行分析测试,并分析涂层的磨损过程和机制。结果表明,添加质量分数5%的亚微米WC颗粒显著提高了涂层的显微硬度(16.3%);增强了涂层的耐磨性,磨损率从6.09×10-7 mm3/Nm减小到5.15×10-7 mm3/Nm(减小13.8%);亚微米WC颗粒喷涂后在涂层中保持了WC相,并主要存在于WC-Co扁平粒子界面和孔隙。基于涂层中扁平粒子的结合特性与磨损失效特征,建立强化模型,分析亚微米WC颗粒对涂层扁平粒子界面的强化机制。     

不同喷涂距离WC10Co4Cr涂层抗磨损性能研究

采用超音速火焰喷涂技术制备出WC10Co4Cr涂层。利用显微硬度试验机测试了涂层的硬度,通过橡胶轮磨粒磨损试验和扫描电镜(SEM)对涂层磨粒磨损性能和磨损形貌进行分析,利用静态液压万能试验机进行涂层剥离测试分析。结果表明:涂层的硬度随着喷涂距离的增大而增加。WC10Co4Cr涂层,其磨损失效形式主要以小颗粒脱落为主。     

激光重熔等离子喷涂WC颗粒增强镍基涂层组织及高温磨损性能

为了提高等离子喷涂WC颗粒增强镍基涂层的性能,采用激光重熔工艺对涂层进行处理,研究了激光重熔对涂层微观组织和性能的影响．用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和显微硬度计分析了涂层表面形貌、微观结构、相组成和显微硬度,同时对涂层的高温摩擦磨损特性进行了考察．结果表明,激光重熔消除了等离子喷涂层的层片状结构、孔隙等缺陷,涂层致密度提高;另外在激光高能量密度作用下,WC颗粒部分熔化,并在周围析出枝晶结构．激光重熔处理后涂层的显微硬度明显提高,其磨损性能也显著高于原等离子喷涂层．     

WC/Co复合涂层微观结构及磨损性能研究

采用氧-煤油超音速火焰喷涂(HVOF)设备喷涂WC/Co粉末制备高抗磨损复合涂层,表征和分析了WC/Co涂层的微观组织结构、显微硬度、孔隙率和抗磨损性能,并探讨了涂层的摩擦磨损机理。结果表明:获得的WC/Co涂层的孔隙率为0.65%,平均显微硬度达1251.5 HV0.2,涂层抗磨损性能是基体ZG06Cr13Ni4Mo不锈钢的50倍以上。WC/Co涂层具有优良的抗磨损性能的根本原因在于涂层中WC的存在,它使得涂层的显微硬度得到大幅度提高,从而提高了涂层抗磨损的性能。     

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%。     

WC粒度对WC-10Co-4Cr复合粉末特性及其涂层性能的影响

利用超音速火焰喷涂技术制备了微米结构、亚微米结构、纳米结构以及多尺度结构的WC-10Co-4Cr涂层,研究了WC粒度对WC-10Co-4Cr复合粉末表面和内部结构及其涂层的孔隙率、硬度分布和断裂韧性的影响规律.结果表明:采用团聚烧结法制备的热喷涂粉末球形度较高,表面呈疏松多孔状,主要物相为WC、Co和Co3W3C;利用...     

具备Al2O3原位合成特性的WC复合粉末设计与涂层

利用球磨法将Al粉添加到亚微米结构WC-12Co粉末中,设计并制备了具有Al2O3原位合成特性的纳米结构WC-Co-Al粉末。XRD分析显示球磨10h、30h和50h后的粉末中WC平均晶粒尺寸为93.1nm、39.0nm和44.8nm。超音速火焰（HVOF）喷涂时,WC-Co-Al粉末比球磨前WC-12Co粉末扁平化更好,涂层孔隙率为0.57%,比WC-12Co涂层（1.62%）更低。粉末中的Al元素与氧气反应原位生成了Al2O3硬质陶瓷颗粒,有效抑制了WC的氧化脱碳。WC-Co-Al涂层显微硬度为1298?3HV0.1,比WC-12Co涂层高出约36%,这得益于Al2O3颗粒的增强效应,WC晶粒纳米化和孔隙率降低。     

纳米稀土改性热喷涂WC/12Co涂层的摩擦磨损性能研究

利用超音速火焰喷涂技术在45#钢表面制备了不同稀土含量的WC/12Co涂层.在HV-5型小负荷维氏硬度计上测定了涂层的显微硬度,在WTM-2E微型摩擦磨损试验仪上测定了涂层的摩擦磨损性能.结果表明:适量稀土的加入使WC/12Co涂层的显微硬度提高,耐磨性增强.当稀土含量在1.5%时,涂层的硬度提高42%,磨损体积最小.     

激光熔覆微-纳米WC复合涂层的干摩擦磨损性能

以微米和纳米12%Co-WC颗粒为增强相,自熔合金粉末Ni60B为粘结剂,采用激光熔覆的方法在45钢表面制备出微-纳米WC增强Ni基合金复合涂层;在MM200磨损试验机上与硬质合金磨轮进行了不同载荷和距离的干磨损试验.并利用SEM、TEM、X-射线、显微硬度计等手段分析熔覆涂层在磨损前和磨损后的显微组织和硬度,研究了各涂层在此干摩擦条件下的磨损机理.结果表明,纳米晶WC的加入能改善涂层的耐磨性能,当纳米级WC和微米级WC各为15%时,涂层耐磨性能最佳,但纯纳米晶WC增强涂层耐磨性不佳,其主要磨损破坏方式随涂层中WC晶粒尺寸变化而有所变化.     

超音速等离子喷涂WC/Co纳米结构涂层性能研究

采用超音速等离子喷涂设备分别制备了含纳米结构和普通结构的WC／Co涂层。研究了2种涂层的结合强度、显微硬度和摩擦磨损性能，并用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对涂层喂料(纳米WC／Co粉体)、涂层表面形貌和晶粒结构进行了分析。结果表明：含纳米结构涂层的性能优于普通的WC／Co喷涂涂层，纳米晶粒细晶强化是涂层性能提高的主要原因。     

等离子喷涂纳米粒子混合WC-Co涂层性能研究

采用等离子喷涂技术制备了WC-Co涂层,所采用2种喂料分别为普通微米材料和混合纳米粒子的材料.分析了涂层的显微形貌、物相成分以及显微硬度、耐磨性等.研究结果表明:喷涂态的纳米WC粒子混合WC-Co涂层中的WC晶粒尺寸小于100 nm.纳米WC粒子混合涂层晶粒尺寸更小,WC颗粒分布更加均匀.WC颗粒的弥散强化和细晶强化作用使得涂层韧性、塑性更好.减缓了应力的集中,使微裂纹的产生和扩展几率降低.纳米WC粒子混合涂层更易生成高硬度的η1相以及立方结构物质,改善了涂层的塑性,使滑移方向更多,提高了涂层抵抗磨损的能力.纳米WC粒子混合涂层的细晶强化效应使得WC颗粒的接触数量更多,提高了涂层的硬度.普通涂层的磨损表面存在很多细小的裂纹,容易产生脆性断裂.纳米WC粒子混合涂层韧性较好,抗磨损能力更强.     

不同含量WC颗粒增强激光熔覆截齿涂层性能研究

目的 解决截齿磨损失效问题,研究不同WC颗粒含量对42CrMo截齿激光熔覆Co基/WC复合涂层表面形貌及裂纹率、显微硬度、耐磨/耐腐蚀性能的影响机制。方法 通过在42CrMo截齿基体上制备Co基/WC复合涂层,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、摩擦磨损试验仪及电化学工作站测试不同WC颗粒含量对熔覆层性能的影响。结果 Co基/WC复合涂层表面较为平整,当WC颗粒质量分数大于30%时,熔覆层表面开始出现交错裂纹;当WC质量分数为80%时,裂纹率增加35%。Co基/WC复合涂层的显微硬度皆高于42CrMo基体(378HV0.2),随着WC颗粒含量的增加,熔覆层平均显微硬度从448HV0.2提升到890HV0.2。Co基/WC复合涂层的摩擦系数、磨损量均小于42CrMo基体,WC颗粒质量分数增加到80%时,熔覆层平均摩擦系数为0.270,为基体(0.567)的50%,磨损量仅为1.0 mg,相比于42CrMo基体(18.6 mg)降低了约95%,低WC颗粒含量以黏着磨损为主,高WC含量以磨粒磨损为主。熔覆层耐腐蚀性能随WC含量的增加先增大、后减小,WC质量分数为30%时,熔覆层的耐腐蚀性能最好,具有最小的电流密度(1.465×10^–7 A/cm²),相比基体电流密度(8.031×10^–6 A/cm²)降低了98%。结论 WC颗粒含量对Co基/WC复合熔覆层的裂纹敏感性有显著影响,WC颗粒的细晶、弥散及固溶强化使熔覆层的显微硬度、耐磨/耐腐蚀性能得到明显改善。     

AC-HVAF喷涂纳米结构WC-12Co耐磨涂层的微观结构和性能

本文采用含纳米WC颗粒的WC-12Co粉末,通过空气助燃超音速火焰喷涂系统（AC-HVAF）制备了耐磨涂层。研究了涂层相组成、微观结构、涂层硬度、断裂韧性和耐磨损性能。X射线衍射分析结果表明WC为涂层主相,未发现其他失碳分解产物。涂层孔隙率低于1%,晶粒尺寸为80-100nm,涂层磨光表面硬度平均值1940.3 HV0.3, 横截面平均硬度高达1662.1 HV0.3。使用WC硬质球为摩擦副,载荷1.5kg,工件转速1198r/min干磨条件下,纳米结构涂层的平均失重比微米结构涂层降低40%,且纳米结构涂层摩擦系数为0.26-0.28（微米结构涂层：0.25-0.4）,因此纳米结构涂层具有更加优异的耐磨性能。     

激光熔覆Ni基微-纳米WC金属陶瓷涂层组织及干滑动磨损性能

在45钢表面进行添加微一纳米WC颗粒的镍基自熔粉末激光熔覆处理.得到不同Ni基WC合金涂层.对熔覆层进行显微组织观察、硬度测定以及室温千摩擦磨损试验.结果表明,纳米品WC的加入能改善涂层的耐磨性能,在本试验条件下,当添加的纳米级WC和微米级WC各为15%时.涂层耐磨性能最佳;但纯纳米晶WC增强涂层耐磨性不佳,其主要磨损破坏方式随涂层中WC晶粒尺寸变化而有所变化.     

HVOF喷涂纳米WC-12Co涂层的性能研究

为促进HVOF喷涂纳米WC-12Co涂层在工业上的应用,采用HVOF喷涂法分别制备了纳米和微米结构WC-12Co涂层.研究了涂层的结合强度,测试了两种涂层的显微硬度及耐冲蚀磨损性能,并利用扫描电镜对喷涂粉末、涂层显微组织、冲蚀表面形貌进行了分析.研究结果表明：两种涂层中纳米涂层显微硬度是普通涂层的1.5倍,最高达到1610 HV,纳米涂层中W C颗粒的分布更均匀,冲蚀率是微米级涂层的1/2左右,性能更优越.     

具备原位合成Al_2O_3的WC复合粉末与涂层的设计及制备

利用球磨法将Al粉添加到亚微米结构WC-12Co粉末中,设计并制备了具有Al2O3原位合成的纳米结构WC-Co-Al粉末。XRD分析显示球磨10、30和50 h后的粉末中WC平均晶粒尺寸为93.1、39.0和44.8 nm。超音速火焰(HVOF)喷涂时,WC-Co-Al粉末比未球磨的WC-12Co粉末扁平化更好,涂层孔隙率为0.57%,比WC-12Co涂层(1.62%)更低。粉末中的Al元素与氧气反应原位生成了Al_2O_3硬质陶瓷颗粒,有效抑制了WC的氧化脱碳。WC-Co-Al涂层HV_(0.1)显微硬度为12.98±0.73 GPa,比WC-12Co涂层提高约36%,这得益于Al_2O_3颗粒的增强效应,WC晶粒纳米化和孔隙率降低。     

等离子熔覆添加碳化钨的铁基合金涂层的研究

为了提高钢铁材料表面的硬度和耐磨性,采用等离子弧在Q235钢基体上熔覆添加50%镍包WC的Fe-Cr-B-Si合金粉末,制备了具有冶金结合的复合涂层.采用SEM、EDS、XRD等研究了涂层的组织,利用显微硬度计测试了涂层的显微硬度分布.结果表明:Q235钢表面经等离子熔覆形成的复合涂层中,WC颗粒部分溶解于铁基合金,WC颗粒与涂层界面形成厚达数微米的反应层,有效提高了涂层与WC的界面结合强度.涂层由基体组织γ-Fe枝晶,颗粒状WC、Fe3W3C、Fe6W6C、W2C等相组成,其显微硬度可达560～820HV0.2.     

Cr含量对超音速火焰喷涂WC/Co复合涂层组织及电化学特性影响研究

研究了超音速火焰喷涂(HVOF)技术制备WC/12Co和WC/10Co4Cr涂层的组织形貌与电化学特性。采用SEM及XRD对WC-Co复合涂层进行了微观形貌分析及物相分析,在3.5%Na Cl溶液中对涂层进行了电化学分析。结果表明,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,在喷涂过程中涂层有不同程度的失碳,形成了具有脆性的W2C。电化学极化测试表明,由于Cr元素的加入,WC/10Co4Cr涂层的腐蚀电位、腐蚀电流密度、腐蚀速率及腐蚀深度均优于WC/12Co涂层,表现出更为优异的抗电化学腐蚀性能。     

碳化钨颗粒尺寸对超音速火焰喷涂WC-Co涂层形成的影响

通过探讨WC颗粒对扁平粒子厚度及喷涂后WC颗粒尺寸变化的影响，研究了超音速火焰喷涂过程中WC－Co深层的沉积过程。使用具有不同WC尺寸的四种WC-Co粉末，采用JET－KOTE喷枪系统喷制了WC－Co涂层。结果发现涂层中WC颗粒的大小主要取决于原始粉末中WC的尺寸．在粉末穿越火焰的过程中，大多数WC处于固态；WC-Co涂层的沉积涉及固液两相离子的扁平化，而不是象在优化条件下金属或陶瓷材料喷涂过程中仅存在单一液相的情况。很明显WC-Co粉末中的WC的大小对涂层的形成影响很大、在超音速火焰喷涂条件下当液固粒子碰撞到已形成的涂层表面上时，其中的大颗粒WC粒子容易被反弹脱落。基于实验结果，提出了计算由液相聚积固相形成的波固两相颗粒碰撞到表面时形成扁平粒子的厚度的模型。     

碳化钨颗粒尺寸对超音速火焰喷涂WC-Co涂层形成的影响

通过探讨WC颗粒对扁平粒子厚度及喷涂后WC颗粒尺寸变化的影响，研究了超音速火焰喷涂过程中WC-Co涂层的沉积过程，使用具有不同WC尺寸的四种WC-Co粉末，采用JET-KOTE喷枪系统喷制了WC-Co涂层。结果发现涂层中WC颗粒的大小主要取决于原始粉末中WC的尺寸．在粉末穿越火焰的过程中，大多数WC处于固态，WC-Co涂层的沉积涉及固液两相离子的扁平化，而不是象在优化条件下金属或陶瓷材料喷涂过程中仅存在单一液相的情况．很明显WC-Co粉末中的WC的大小对涂层的形成影响很大，在超音速火焰喷漆条件下当液固粒子碰撞到已形成的涂层表面上时，其中的大颗粒WC粒子容易被反弹脱落。基于实验结果，提出厂计算由液相聚积固相形成的液固两相颗粒碰撞到表面时形成扁平粒子的厚度的模型。