微纳米WC-10Co4Cr涂层在NaCl介质中的抗泥沙冲蚀性能研究

采用超音速火焰喷涂(HVOF)工艺制备了微纳米、纳米和普通结构WC-10Co4Cr金属陶瓷涂层,测量了涂层的显微硬度、孔隙率和开裂韧性,分析了三种WC-10Co4Cr涂层在3.5wt%NaCl溶液中的腐蚀电位和腐蚀电流密度,研究了喷涂层在NaCl介质中的抗泥沙冲蚀性能,并探讨了涂层在NaCl介质中的泥沙冲蚀机理。结果表明:微纳米WC-10Co4Cr涂层具有最优异的电化学性能;相比于纳米、微米涂层,微纳米涂层的抗泥沙冲蚀磨损性能分别提高了38%和78%。微纳米WC-10Co4Cr涂层致密的组织结构、高显微硬度(1126HV_(0.3))和高开裂韧性(4.66MPa·m~(1/2))有效减弱了泥沙冲蚀过程中的机械冲刷作用和电化学腐蚀作用。     

HVOF制备纳米WC-10Co4Cr涂层的微观组织及抗冲蚀性能

为提高水轮机表面抗泥沙冲蚀性能,本实验采用超音速火焰喷涂技术(HVOF)在不锈钢(0Cr13Ni5Mo)基体上分别制备微米和纳米结构的WC-10Co4Cr涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)分析不同结构WC-10Co4Cr粉末和涂层的微观组织结构,并对涂层的显微硬度、结合强度和抗冲蚀性能进行对比,探讨涂层泥沙冲蚀机理。结果表明:HVOF制备的纳米结构WC-10Co4Cr涂层组织致密,涂层的显微硬度、结合强度高于微米涂层,冲蚀质量损失远小于微米涂层;纳米结构可细化涂层晶粒,增强涂层的显微硬度和韧性,提高涂层的抗微切削和抗疲劳剥落性能,有利于涂层的抗泥沙冲蚀性能。     

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。     

WC尺度对HVOF制备的WC-CoCr涂层抗冲蚀磨损性能的影响

采用超音速火焰喷涂(HVOF)工艺制备了多峰和纳米结构WC-10Co4Cr金属陶瓷涂层,采用OM、SEM和XRD方法分析了二种不同结构涂层的组织,测量了涂层的力学性能。研究了多峰和纳米结构涂层的干砂冲蚀磨损试验性能,并探讨了涂层的冲蚀磨损机理。结果表明:在HVOF喷涂过程中多峰WC-10Co4Cr粉末中的WC比纳米粉末脱碳程度低;相比于纳米涂层,多峰涂层在30(°)和90(°)冲蚀时抗干沙冲蚀磨损性能分别提高了35%和15%以上。多峰WC-10Co4C涂层具有优异的抗冲蚀磨损性能的主要原因是涂层具有多尺度组织结构、低孔隙率、高显微硬度和高开裂韧性。     

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。     

超音速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层在含Cl~-环境中的腐蚀行为

在Q235钢表面,采用超音速火焰喷涂(HVOF)技术制备了WC-10Co4Cr金属陶瓷涂层。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、万能试验机、显微维氏硬度计等设备对涂层的显微组织、成分、力学性性能进行研究。采用盐雾试验和电化学极化测试技术研究了WC-10Co4Cr涂层在含Cl~-环境中的腐蚀行为与电化学特性。结果表明,WC-10Co4Cr涂层组织均匀致密,涂层力学性能优异,结合强度平均值为71.03MPa,涂层平均显微硬度为1290.74HV0.3。盐雾试验384h后WC-10Co4Cr涂层表面生成了致密的腐蚀产物层,有效阻止了腐蚀介质的侵入,具有良好的长期防护效果。电化学测试结果表明,在含Cl~-环境中,WC-10Co4Cr涂层具有优异的耐腐蚀性能,能够对基体起到有效的保护作用。     

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 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     

HVOF制备方法对纳米结构WC-10Co-4Cr涂层抗空蚀性能的影响

采用液体燃料和气体燃料超音速火焰喷涂工艺(HVOF)分别制备了纳米结构WC-10Co-4Cr金属陶瓷涂层,使用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析了涂层的组织结构,并比较涂层的显微硬度与开裂韧性。在清水介质中进行了涂层的振动空蚀试验(CE),探讨了不同HVOF工艺方法对涂层抗空蚀性能的影响。结果表明:两种HVOF制备的WC-10Co-4Cr涂层主要由WC相和少量的W2C相组成,气体燃料HVOF制备的WC-10Co-4Cr涂层含有微量金属W;相比于气体燃料HVOF制备的涂层,液体燃料HVOF制备的涂层孔隙率降低了大约75%,显微硬度提高了20%以上;液体燃料HVOF制备的涂层具有更优异的抗空蚀性能,其空蚀率仅为气体燃料HVOF工艺制备的涂层的28%,其主要原因是喷涂过程中粒子速度更快,温度更低。     

HVAF 喷涂超细 WC-10Co-4Cr 粉末涂层的耐腐蚀性研究

对比研究超细和常规粒度 WC-10Co4Cr 粉末喷涂制备涂层的性能,根据显微形貌、力学性能与电化学特 性比较两种涂层的耐腐蚀性并分析机理。在 304 不锈钢基体上,利用空气助燃高速 (High Velocity Air Fuel, HVAF) 热喷涂技术制备 WC-10Co-4Cr 涂层。采用 SEM 和 XRD 分析了涂层的物相组成和显微形貌,采用维氏硬度仪和 万能拉伸试验机分别测试了涂层的显微硬度与结合强度以表征力学性能,在质量分数为 3.5% 的 NaCl 溶液中对 涂层进行电化学分析。结果表明：两种 WC-10Co-4Cr 粉末涂层均具有优异的耐腐蚀性能,超细粉末涂层自腐蚀 电位 (-0.199 V) 高于常规粉末粒径涂层 (-0.267 V);超细粉末粒径涂层腐蚀电流密度 (1.996×10-7 A/cm2 ) 小于常规 粉末粒径涂层 (3.123×10-6 A/cm2 ),对基体能起到良好的保护作用。超细粉末与常规粉末 WC-10Co-4Cr 涂层电位 腐蚀的机理主要是 WC 与粘结相的电偶腐蚀、Cl - 对涂层表面钝化膜的破坏引起的孔蚀,腐蚀机理基本一致,主 要差异在于,超细粉末涂层的致密度更高,组织更加均匀提高了涂层的耐腐蚀性。     

低温超音速火焰喷涂纳米WC-10Co4Cr涂层的显微结构和性能

以纳米和微米WC-10Co4Cr粉末为热喷涂粉末,采用低温超音速火焰喷涂（LT-HVOF）和超音速火焰喷涂（HVOF）技术制备了WC-10Co4Cr涂层,采用SEM、XRD、和显微硬度仪等对LT-HVOF WC涂层显微结构和性能进行了表征.结果表明：n-WC涂层、lm-WC涂层的显微结构与普通超音速火焰喷涂WC涂层没有明显的区别,其主晶相为WC; m-WC涂层呈明显的层状结构,涂层中WC颗粒尖端发生了钝化和部分熔化,粒径变小,并形成了WC/的核壳结构;其主晶相为.n-WC涂层显微硬度较lm-WC涂层低,但其韧度高而使涂层的磨损失重最低;m-WC涂层的显微硬度和韧度最低,磨损失重最大.     

WC颗粒尺寸对超音速火焰喷涂WC–10Co4Cr涂层组织及力学性能的影响

采用超音速火焰喷涂技术(high velocity oxygen-fuel, HVOF)制备了纳米结构、亚微米结构及常规结构的WC-10Co4Cr涂层, 研究了沉积过程中颗粒尺寸对WC脱碳行为的作用, 分析了WC颗粒尺寸对复合涂层微观组织、硬度、断裂韧性及界面结合强度的影响。结果表明: 随着WC颗粒尺寸的增大, WC脱碳率和涂层孔隙率先增大后减小, 而涂层硬度和断裂韧性先减小后增大, 界面结合强逐渐降低。在100 g压痕载荷下, 亚微米和常规结构涂层硬度的Weibull分布呈双峰特征, 而在300 g压痕载荷下, 3种结构涂层硬度的Weibull分布均呈单峰特征, 这是3种结构涂层的WC脱碳程度、层间结合力和孔隙率综合作用结果。WC-10Co4Cr纳米结构涂层呈现出低脱碳率、高硬度、高界面结合强度和适中断裂韧性的优异综合性能。     

Influence of Fracture Toughness and Microhardness on the Erosive Wear of Cermet Coatings Deposited by Thermal Spray

An evaluation of the relationship between the microhardness and fracture toughness with resistance to erosive wear of WC10Co4Cr, WC-12Co, and Cr3C2-25NiCr coatings was conducted. Powder and flexible cored wire feedstock materials were applied by high-velocity oxygen fuel (HVOF) and flame spray (FS), respectively. The erosive wear mechanism prevailing in the coatings was found to be brittle, which also explains the higher erosion rate for the experimental condition using the particle impact angle of 90 deg and impact velocity of 9.33 m/s. The best wear performance was for the coatings applied by HVOF that attains 1.83 mm³/kg for the 90 deg/3.61 m/s test condition. The coating obtained with the WC-10Co4Cr material using the FSFC method showed tungsten carbide decarburization, justifying its poor mechanical properties and poor performance in the erosive wear test. Flame-sprayed flexicords proved to be a promising alternative to HVOF in obtaining coatings with low porosity and acceptable mechanical properties, especially in applications where the use of the HVOF technique is inadequate because of inaccessibility or excessively high cost. Values of K _c for the coatings obtained by HVOF (7.35 to 10.83 MPa.m^1/2) were between two and three times greater than the values obtained for the coatings resulting from FSFC (2.39 to 3.59 MPa.m^1/2), in a similar manner as with the microhardness.

     

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...     

The Corrosion and Wear Performance of Microcrystalline WC-10Co-4Cr and Near-Nanocrystalline WC-17Co High Velocity Oxy-Fuel Sprayed Coatings on Steel Substrate

The study of near-nanocrystalline cermet composite coating was performed by depositing near-nanocrystalline WC-17Co powder using the high velocity oxy-fuel spraying technique. The WC-17Co powder consists of a core with an engineered near-nano-scale WC dispersion with a mean grain size 427 nm. The powder particle contains 6 wt pct of the ductile phase Co matrix mixed into the core to ensure that the reinforcing ceramic phase WC material is discontinuous to limit debridement during wear, while the remainder of the binding phase (11 wt pct) is applied as a coating on the powder particle to improve the ductility. The tribological properties of the coating, in terms of corrosion resistance, microhardness, and sliding abrasive wear, were studied and compared with those of an industrially standard microcrystalline WC-10Co-4Cr coating with a WC mean grain size 3 μm. Results indicated that the WC-17Co coating had superior wear and corrosion resistance compared to the WC-10Co-4Cr coating. The engineered WC-17Co powder with a duplex Co layer had prevented significant decarburization of the WC dispersion in the coating, thereby reducing the intersplat microporosity necessary for initiating microgalvanic cells. The improved wear resistance was attributed to the higher hardness value of the near-nanocrystalline WC-17Co coating.     

WC-10Co-4Cr 含量对HVOF 制备WC-10Co-4Cr/Ni60涂层性能的影响

为改善农业机械工作部件的耐磨性和耐腐蚀性能,提高其使用寿命,采用超音速火焰喷涂的技术,在45 # 钢表面制备WC-10Co-4Cr/Ni60 涂层。在Ni60 粉末中分别添加质量分数为0、10 %、20 % 和30 % 的WC-10Co- 4Cr 粉末,探究WC-10Co-4Cr 含量对WC-10Co-4Cr/Ni60 涂层性能的影响。结果表明,制备的WC-10Co-4Cr/ Ni60 涂层组织均匀致密,涂层主要由γ ( NiCr ) 相和WC 相组成,含有少量的W2C、Ni3Fe 和Cr3Si 相,没有明显 的氧化脱碳现象。30 %WC-10Co-4Cr/Ni60 涂层的硬度达到9.35 GPa,是Ni60 涂层的1.23 倍,该涂层的耐磨性能最好, 在摩擦115 m 后,单位面积的总磨损量47.2 mg/cm2,比Ni60 涂层减少了35.3 %。20 %WC-10Co-4Cr/Ni60 涂层 的断裂韧性最高为6.04 MPa·m1/2,相较于Ni60 涂层提高了24.3 %,此外,该涂层在酸性环境中的耐腐蚀性能均 最佳。     

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。     

热喷涂WC-10Co4Cr涂层的研究现状

WC陶瓷涂层以其较高的硬度和优良的耐磨性能而被广泛的应用于各种耐磨保护涂层。文章综述了热喷涂WC-10Co4Cr涂层的主要制备方法及工艺现状;指出了其中最为适合制备WC-10Co4Cr粉末和涂层的技术方法,并总结了近年来热喷涂技术特别是超音速火焰喷涂技术制备WC-10Co4Cr涂层的主要研究进展;同时,通过对影响涂层组织和性能的主要因素和影响机理的分析,对热喷涂WC-10Co4Cr陶瓷涂层的研究趋势进行了展望,提出值得关注稀土元素对WC-10Co4Cr涂层的改性作用。