APS/HVOF热喷涂WC基金属陶瓷涂层的微观组织与性能
发布时间：2021-08-25 02:48
WC基涂层由于具有较高的硬度、优异的耐磨性、较好的抗腐蚀性,广泛应用于石油等工业中提高零件的磨损和腐蚀性能。随着现代化工业中工件服役环境日趋复杂,对制备性能优异的WC基涂层要求越来越高。在热喷涂技术中,热喷涂大气等离子热喷涂（APS）喷涂温度范围广,可以提高至数万温度,在喷涂难容材料方面具有无与伦比的优势;超音速火焰喷涂（HVOF）由于具有较高的焰流速度,粒子动能较高,同时由于喷涂过程中N2等冷却喷涂材料,近年来在涂层制备中广泛应用。作者利用APS与HVOF两种热喷涂方法在45钢表面制备WC-10Co-4Cr、WC-17Co两种涂层,对不同方式制备的涂层截面硬度、金相组织、与基体结合能力、涂层脱碳情况进行分析。结果表明:HVOF涂层在喷涂中粒子未充分熔化,但粒子动能较高,表面相比于APS喷涂方式更加平整,与基体的结合性能好于APS制备的涂层。通过HVOF制备的两种涂层的孔隙率均低于APS制备的涂层,其中HVOF制备的WC-17Co具有最小的孔隙率（0.65%）。此外,HVOF涂层的硬度均高于APS制备的涂层,由于具有较少的粘结相,通过HVOF制备的WC-10Co-4Cr涂层具有最高的截...
【文章来源】：工程科学与技术. 2017,49(S2)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
喷涂粉末SEM照片
闲。?未出现溅射状粒子。而在涂层与基体结合方面，APS涂层与基体界面具有很多孔洞，未完全与基体完全的机械结合，HVOF超音速热喷涂涂层与基体之间的孔隙较少，这种孔隙形成的原因是因为粒子速度低，动能较小，在撞击基体时未铺满整个基体;对于HVOF涂层，还有一部分原因是因为粒子温度低，未进行充分熔融。同时，由于在喷涂前，基体都要经过喷砂处理，刚玉在喷砂过程中会有少量嵌入基体内，导致涂层未能与基体完美结合。总体而言，HVOF涂层与基体间的孔隙要少于APS涂层与基体间的孔隙，与基体具有更好的结合能力。图2APS制备WC－10Co－4Cr、WC－17Co涂层的截面微观形貌Fig．2MicrostructureofWC－10Co－4CrandWC－17CocoatingssprayedbyAPS240工程科学与技术第49卷
图3HVOF制备WC－10Co－4Cr、WC－17Co涂层的截面微观形貌Fig．3MicrostructureofWC－10Co－4CrandWC－17CocoatingssprayedbyHVOF2．2涂层孔隙率本次实验利用imagepro软件测定两种粉末两种喷涂方式的孔隙率，选取高倍数的截面金相图片，随机选取5个点测得平均值，图片中黑色物质有一部分可能是夹杂物或者氧化物，所以测得的孔隙率要略微高于实际的孔隙率，两种粉末的不同喷涂方式获得的涂层孔隙率如表3所示。由表3可以得知，孔隙率最高的是通过大气等离子喷涂的WC－10Co－4Cr涂层(5．03%)，孔隙率最低的是通过HVOF喷涂的WC－17Co涂层(0．65%)，造成这种现象的原因主要有:1)HVOF热喷涂粒子速度快，动能高，与基体接触时在基体表面充分变形，与基体接触良好，减少孔隙率。2)HVOF热喷涂火焰温度低，粒子飞行速度快(可达700m/s以上)，很大程度上避免脱碳分解，从而降低了涂层的孔隙率。3)WC－17Co相比与WC－10Co－4Cr有更多的粘结相，在喷涂过程中较多的粘结相可以充分熔化或软化，在快速冷却条件下，粘结相能够更好地充满涂层孔隙处，形成更致密的涂层［7］。表3通过两种热喷涂方式制备的两种不同涂层的孔隙率Tab．3AveragesoverallporositypercentagesofcoatingssprayedbyAPSandHVOF涂层WC－10Co－4CrAPSHVOFWC－17CoAPSHVOF孔隙率/%5．030．854．200．652．3涂层显微硬度表4是两种喷涂材料通过不同喷涂方式制备涂层的显微维氏硬度，每个涂层选取10个点求得平均值，涂层硬度与喷涂工艺参数、孔隙率、含碳量、粘结相含量等密切相关，两种成粉末在喷涂时选取同样的优化参数，所以不同的孔隙率、含碳量、粘结相含量导致涂层硬度变化。由表4可看到，通过APS喷涂的涂层平均硬度相比与HVOF喷涂涂层较低，由于APS喷涂?
本文编号：3361234
【文章来源】：工程科学与技术. 2017,49(S2)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
喷涂粉末SEM照片
闲。?未出现溅射状粒子。而在涂层与基体结合方面，APS涂层与基体界面具有很多孔洞，未完全与基体完全的机械结合，HVOF超音速热喷涂涂层与基体之间的孔隙较少，这种孔隙形成的原因是因为粒子速度低，动能较小，在撞击基体时未铺满整个基体;对于HVOF涂层，还有一部分原因是因为粒子温度低，未进行充分熔融。同时，由于在喷涂前，基体都要经过喷砂处理，刚玉在喷砂过程中会有少量嵌入基体内，导致涂层未能与基体完美结合。总体而言，HVOF涂层与基体间的孔隙要少于APS涂层与基体间的孔隙，与基体具有更好的结合能力。图2APS制备WC－10Co－4Cr、WC－17Co涂层的截面微观形貌Fig．2MicrostructureofWC－10Co－4CrandWC－17CocoatingssprayedbyAPS240工程科学与技术第49卷
图3HVOF制备WC－10Co－4Cr、WC－17Co涂层的截面微观形貌Fig．3MicrostructureofWC－10Co－4CrandWC－17CocoatingssprayedbyHVOF2．2涂层孔隙率本次实验利用imagepro软件测定两种粉末两种喷涂方式的孔隙率，选取高倍数的截面金相图片，随机选取5个点测得平均值，图片中黑色物质有一部分可能是夹杂物或者氧化物，所以测得的孔隙率要略微高于实际的孔隙率，两种粉末的不同喷涂方式获得的涂层孔隙率如表3所示。由表3可以得知，孔隙率最高的是通过大气等离子喷涂的WC－10Co－4Cr涂层(5．03%)，孔隙率最低的是通过HVOF喷涂的WC－17Co涂层(0．65%)，造成这种现象的原因主要有:1)HVOF热喷涂粒子速度快，动能高，与基体接触时在基体表面充分变形，与基体接触良好，减少孔隙率。2)HVOF热喷涂火焰温度低，粒子飞行速度快(可达700m/s以上)，很大程度上避免脱碳分解，从而降低了涂层的孔隙率。3)WC－17Co相比与WC－10Co－4Cr有更多的粘结相，在喷涂过程中较多的粘结相可以充分熔化或软化，在快速冷却条件下，粘结相能够更好地充满涂层孔隙处，形成更致密的涂层［7］。表3通过两种热喷涂方式制备的两种不同涂层的孔隙率Tab．3AveragesoverallporositypercentagesofcoatingssprayedbyAPSandHVOF涂层WC－10Co－4CrAPSHVOFWC－17CoAPSHVOF孔隙率/%5．030．854．200．652．3涂层显微硬度表4是两种喷涂材料通过不同喷涂方式制备涂层的显微维氏硬度，每个涂层选取10个点求得平均值，涂层硬度与喷涂工艺参数、孔隙率、含碳量、粘结相含量等密切相关，两种成粉末在喷涂时选取同样的优化参数，所以不同的孔隙率、含碳量、粘结相含量导致涂层硬度变化。由表4可看到，通过APS喷涂的涂层平均硬度相比与HVOF喷涂涂层较低，由于APS喷涂?
本文编号：3361234
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