WC基涂层材料和制备工艺对其组织结构与性能的影响

本文采用超音速火焰(HVOF)喷涂工艺制备了二种微米结构WC-10Co-4Cr及一种纳米结构WC-12Co金属陶瓷复合涂层;采用SEM、XRD等分析了涂层的组织结构;测量了涂层的显微硬度、孔隙率及开裂韧性;采用超声振动空蚀装置研究了涂层的抗空蚀性能,探讨了涂层空蚀机理。结果表明:由燃油型HVOF工艺制备的纳米WC-12Co涂层孔隙率最低,组织最细小,开裂韧性明显高于燃油型和燃气型HVOF工艺制备的微米WC-10Co-4Cr涂层;燃油型HVOF工艺制备的微米结构WC-10Co-4Cr涂层显示了最优异的抗空蚀性能,空蚀率仅为纳米WC-12Co涂层的1/3左右。     

HVOF 制备的微纳米 WC-CoCr 涂层抗空蚀性能及数学模型

采用不同的超音速火焰喷涂(HVOF)工艺制备了6种微纳米WC-10Co4Cr金属陶瓷涂层,测量了涂层的显微硬度、孔隙率及断裂韧性,采用超声振动空蚀装置研究了涂层在淡水介质中的抗空蚀性能,探讨了涂层显微硬度、孔隙率及断裂韧性与空蚀量的规律和影响程度。结果表明:液体燃料HVOF喷涂的WC-10Co4Cr涂层的抗空蚀性能明显优于气体燃料HVOF喷涂的WC-10Co4Cr涂层;喷涂工艺相同时,多峰WC-10Co4Cr涂层表现出最优良的抗空蚀性能,纳米WC-10Co4Cr涂层抗空蚀性能最差;涂层断裂韧性对HVOF喷涂的WC-10Co4Cr涂层的抗空蚀性能的影响程度最大。     

喷涂距离对内孔HVOF喷涂纳米WC-10Co4Cr涂层组织及抗泥沙冲蚀性能的影响

利用内孔氧-丙烷超音速火焰喷涂技术在ZG0Cr13Ni5Mo不锈钢基材表面制备纳米WC-10Co4Cr涂层,分别通过45°和90°两种内孔喷枪研究了喷涂距离对涂层宏/微观组织及抗泥沙冲蚀性能的影响。采用X射线衍射仪(XRD)测试分析了涂层的物相成分,利用扫描电子显微镜(SEM)观察了涂层截面的微观形貌,并结合金相显微镜分析了孔隙率;通过维氏硬度计测试了涂层的显微硬度,利用粗糙度仪和光学轮廓仪表征了涂层表面的粗糙度及三维形貌;采用泥沙冲蚀磨损试验机对比研究了涂层与不锈钢基材的抗泥沙冲蚀性能,并结合SEM分析了冲蚀磨损机理。研究发现,45°和90°两种内孔喷枪所制备纳米WC-10Co4Cr涂层主要物相成分均为WC、W₂C和非晶态CoCr合金相,未受到喷涂距离的影响。短喷涂距离会导致涂层孔隙缺陷的产生,孔隙率随着喷涂距离的增大先下降后上升。喷涂距离对90°喷枪所制备涂层显微硬度的影响较小,而45°喷枪在喷涂距离增大到150 mm以后涂层硬度有下降趋势,两者最高硬度分别为1 343.1 HV_0.2和1 275.4 HV_0.2;对...     

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。     

铜结晶器HVAF法喷涂WC-Cr3C2-Ni的试验研究

为了提高结晶器铜板的抗磨损能力,采用空气助燃超音速火焰喷涂法(HVAF)在铜板表面喷涂WC-Cr_3C_2-Ni硬质合金涂层.性能测试结果表明,使用HVAF法制备的WC-Cr_3C_2-Ni涂层脱碳较轻,孔隙率低;具有高硬度、高耐磨性的力学性能,涂层平均显微硬度能够达到1 337HV_(0.3);涂层热稳定性较好,平均导热系数为292.11 W/(m·K).与目前使用的WC-17Co涂层相比,综合性能更佳.现场生产试验结果证实,WC-Cr_3C_2-Ni涂层的效果优于WC-17Co涂层.     

超音速火焰喷涂WC-12Co涂层工艺优化

为了进一步优化JP5000超音速火焰喷涂WC-12Co涂层的制备工艺,本文采用四因素三水平正交实验方法研究了喷涂距离、煤油流量、氧气流量和送粉量等四个主要工艺参数对WC-12Co涂层孔隙率和显微硬度的影响。结果表明:煤油流量是影响涂层孔隙率和显微硬度的最显著因素,氧气流量与喷涂距离次之,送粉量的影响较小;本次试验得到的优化工艺参数为喷涂距离380mm、煤油流量22.5L/h、氧气流量2050SCFH、送粉量5.5r/min。在此工艺参数下制备的WC-12Co涂层,其孔隙率为0.33%,显微硬度为1392HV300。     

卷筒扇形板表面HVOF喷涂技术与应用

针对热轧平整机组开卷机卷筒扇形板的防护,系统分析对比了渗氮、镀铬、等离子喷涂APS(Air Plasma Spraying)及超音速火焰喷涂(HVOF)等常用表面处理技术的特点。基于HVOF具有涂层结合强度高、硬度高、耐磨性能好、孔隙率低及可多次修复使用等优点,重点研究了两种粉末WC-12Co和WC-CrC-Ni经0°,15°,30°不同喷涂角度制备试样的显微形貌、硬度、沉积率、耐磨性等。确定了涂层粉末和最佳喷涂工艺参数,并将其用于卷筒扇形板的实际表面处理中,使用效果良好。     

HVOF喷涂超细WC-12Co耐磨涂层微观组织结构及性能研究

采用超细碳化钨和草酸钴为原料通过喷雾干燥造粒、氮气保护烧结、氢气还原等工艺得到WC-12Co超细热喷涂粉末材料.通过超音速火焰喷涂(HVOF)制备超细WC-12Co耐磨涂层.通过扫描电子显微镜对制备的WC-12Co超细热喷涂粉末材料及超细结构耐磨涂层的微观组织结构进行分析.对制备的超细结构耐磨涂层的结合强度、硬度进行表征.结果表明制备的WC-12Co超细热喷涂粉末材料适合于超音速火焰喷涂制备超细WC-12Co耐磨涂层,制备的超细WC-12Co耐磨涂层性能优异.     

WC-Co(Cr)超音速火焰喷涂粉末和涂层性能

采用喷雾造粒和真空烧结工艺制备粒度15~45μm的WC-12%Co(WC12Co)、WC-17%Co(WC17Co)、WC-10%Co-4%Cr(WC10Co4Cr)球形喷涂粉末,并采用超音速火焰喷涂(HVOF)法在同一喷涂参数下制备WC12Co,WC17Co,WC10Co4Cr涂层,应用金相显微镜、X-射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度计等表征粉末和涂层的结构和性能。结果表明:制备的3种碳化钨基喷涂粉末球形度高,流动性好(~13s/50g),松装密度接近(4.8~5.0 g/cm3),粉末物相均为WC和Co相,各粉末微观结构和物理性能均满足液体燃料HVOF喷涂要求;3种粉末制备的涂层的沉积率高(52%~55%)、孔隙率低(1.1%)、显微硬度高(1200~1 300 HV300g);各涂层脱碳程度小,涂层物相均为WC、W2C和非晶或纳米晶相;相同喷涂工艺下WC17Co、WC12Co、WC10Co4Cr涂层的耐磨粒磨损性能依次增强,同时WC10Co4Cr涂层具有较强的耐盐雾腐蚀性能。     

用于瓦楞辊防护的WC-12Co涂层组织和性能研究

采用团聚烧结法制备了一种含有纳米粒子的新型瓦楞辊专用WC-12Co喷涂粉末,并使用超音速火焰喷涂工艺（HVOF）制备了该粉末的两种涂层。测试了涂层的结合强度、显微硬度、气孔率、开裂韧性和单道次沉积厚度。并利用XRD对喷涂粉末及涂层进行了相结构分析,用扫描电子显微镜和金相显微镜对喷涂粉末、涂层的组织结构进行了观察,并与进...     

超音速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层对30CrMnSiA钢防护性能的影响

为增强30CrMnSiA钢的耐磨与防腐性能,采用超音速火焰喷涂制备WC-10Co4Cr防护涂层,并与传统硬铬镀层进行性能对比。扫描电镜观察显示,WC-10Co4Cr涂层孔隙率低,结构均匀致密。显微硬度与摩擦磨损测试表明,WC-10Co4Cr涂层较硬铬镀层硬度提高了1.4倍,耐磨性提高4倍以上;耐蚀性测试表明,WC-10...     

WC-10Co-4Cr粉末及涂层性能研究

采用北京矿冶研究总院生产的WC-10Co-4Cr复合粉末作为喷涂材料,对该粉末的流动性、松装密度、表面形貌、元素分布等物理性能进行了分析。采用HVOF喷涂法制备WC-10Co-4Cr涂层,测试了涂层的结合强度和显微硬度,并利用HITACHIS-3500型扫描电子显微镜对涂层的显微组织进行了分析。研究结果表明:北京矿冶研究总院生产的WC-10Co-4Cr复合粉末具有良好的物理性能。采用HVOF喷涂制备的WC-10Co-4Cr涂层的连续性和致密度良好,且具有高硬度和结合强度,涂层中各组分分布均匀,没有明显的偏析现象。     

HVAFWC-Co-Cr涂层的研究和表征以及与电镀硬质铬涂层的对比

新型超音速火焰喷涂系统(HVAF)主要用于生产硬质合金和金属合金涂层。该过程类似于传统的超音速氧焰喷涂(HVOF)工艺,但采用空气代替氧气为助燃剂。因此,超音速火焰喷涂工艺的火焰温度更低(~2300K),从而最大限度地减低了喷涂材料的氧化和热失效。该工艺粒子飞行速度可达1000米/秒。本文对HVAF WC-CoCr涂层进行了研究,采用截面法对涂层显微组织形貌等特性进行了观测和讨论,对涂层的表面质量和相成分进行了分析。此外,还测量了涂层的硬度,通过电化学腐蚀试验表征了涂层的腐蚀行为。最后,将该涂层的检测结果与电镀硬铬涂层进行了比较和分析。     

HVAF 喷涂 WC-10Co-4Cr 涂层的气体喷砂冲蚀性能研究

采用空气助燃超音速火焰喷涂 HVAF(High Velocity Air Fuel) 在 304 不锈钢基材上制备三种粉末粒径不同 WC-10Co-4Cr 涂层。 利用光学显微镜 (OM)、 X 射线衍射仪 (XRD)、 扫描电子显微镜 (SEM)、 维氏显微硬度仪、 万能拉伸试验机、 抗冲蚀试验机对涂层的孔隙率、 微观形貌、 力学性能、 断裂韧性以及气体喷砂冲蚀性能进行研 究分析。 结果表明, HVAF 喷涂的 WC-10Co-4Cr 涂层孔隙率低, 硬度与结合强度高、 断裂韧性好, 涂层抗冲蚀 性能优异。 WC-10Co-4Cr 涂层在 30° 冲蚀角下, 涂层的气体喷砂冲蚀磨损主要为微切削产生的犁沟。 在 90° 冲蚀 角度下, 涂层的气体喷砂冲蚀磨损主要表现为疲劳剥落特征     

三种热喷涂工艺制备WC/Co涂层性能比较

分析比较了常规大气等离子喷涂、爆炸喷涂和超音速火焰喷涂的WC/Co涂层的形貌、显微组织、孔隙率、硬度、结合强度及其耐磨性。结果表明,超音速火焰喷涂和爆炸喷涂层性能相当,涂层具有与粉末相近的相结构,与大气等离子喷涂相比,涂层具有高的致密度、硬度和良好的耐磨性,涂层与基体的结合情况也得到很大的改善。     

NiCr 过渡层对高速火焰喷涂 WC-Co 涂层摩擦磨损性能及疲劳磨损性能的影响

WC-Co 涂层作为一种性能优异的涂层,逐渐被应用于轧辊的表面防护,目前大量实验研究的有热喷涂、激光熔覆制备 WC-Co 涂层。本文提出用高速火焰喷涂 (HVOF) 在常用轧辊材料 Q235 钢表面制备 WC-Co 涂层,同时在 WC-Co 涂层和基体之间加入 NiCr 过渡层。利用 SEM、XRD、摩擦磨损测试、疲劳磨损测试等测试方法,对涂层形貌结构以及各项性能与无过渡层涂层进行对比研究。结果表明,加入 NiCr 过渡层后,WC-12Co+NiCr、WC-10Co-4Cr+NiCr 涂层硬度分别为 1059.64 HV0.3 、1016.96 HV 0.3 ,比 WC-12Co 涂层 (960.01 HV0.3 )、WC-10Co-4Cr 涂 层 (1012.20 HV0.3) 更高。WC-12Co+NiCr 涂 层 的 磨 损 率 (5.19×10-15m3 ·(N·m) -1 ) 远 低 于 WC-12Co 涂 层(6.59×10 -15 m3 ·(N·m) -1 ),WC-12Co 涂层在疲劳磨损中的磨损量 2644.58×10 -12 m3 减少到WC-12Co+NiCr 涂层的1193.20×10-12m3 。     

超音速火焰喷涂WC-12Co涂层抗磨粒磨损性能研究

采用超音速火焰(HVOF)喷涂工艺在316L不锈钢基体上制备了WC-12Co涂层,测试了涂层的结合强度、显微硬度、气孔率以及抗磨粒磨损性能。并利用XRD对喷涂粉末及涂层进行了相结构分析,用扫描电子显微镜对喷涂粉末、磨粒磨损前后的涂层表面形貌进行了观察。结果表明:在喷涂过程中,仅有很少量的WC粒子发生氧化脱碳。涂层的结合强度和显微硬度高,组织结构致密。在相同的实验条件下,316L的磨粒磨损量是WC-12Co涂层的95倍,这表明HVOF制备的WC-12Co涂层具有优异的抗磨粒磨损性能。     

连铸机拉矫辊等离子喷涂WC-20Cr-7Ni涂层性能

 连铸机拉矫辊作为连铸机的重要组件,工作环境恶劣、磨损严重。为了降低连铸机拉矫辊工作过程中的辊面磨损,利用等离子喷涂技术在拉矫辊及H13钢板表面制备了厚度为0.2 mm的WC-20Cr-7Ni涂层。通过水淬热冲击及轧制试验探究了WC-20Cr-7Ni涂层的抗热冲击性能及耐磨性,并对热冲击前后试样进行了金相分析及硬度测试。结果表明,WC-20Cr-7Ni涂层孔隙率较低,并具有较高的耐磨性及优异的抗热冲击性能,可以有效提升连铸机拉矫辊的使用寿命。