高焓等离子喷涂WC-10Co4Cr涂层的耐磨性

发布时间：2020-02-26 16:48

【摘要】：为提高马氏体不锈钢(0Cr13Ni4Mo)的表面硬度及耐磨性能,对不锈钢表面进行高焓等离子喷涂WC-10Co4Cr强化,对涂层进行组织观察和物相组成分析,并在不同温度下进行了摩擦磨损试验。研究表明:WC-10Co4Cr涂层组织致密,主要由WC物相构成,另外还有少量的W2C和Co25Cr25W8C2。在室温和高温(400℃)时,WC-10Co4Cr涂层均具有较低的摩擦因数。室温时,基体的磨损机制主要以粘着磨损和磨粒磨损为主。WC-10Co4Cr涂层其磨损机制主要以微切削为主。400℃条件下,不锈钢基体的磨损机理主要以粘着磨损和剥层为主,磨痕边缘部位主要以磨粒磨损为主。WC-10Co4Cr涂层试样的磨损机制主要以磨粒磨损为主,伴随有剥层现象出现。
【图文】：

能谱分析,能谱分析,涂层

典型结构，即在涂层组织中存在部分饱和固溶体，如晶粒细小，碳化物分解减少和亚稳定相的生成等。这些组织特征均可以保证涂层优良的化学、物理和力学特性。当涂层中固溶体含量较高时．材料硬度和耐磨性能均有提高。而细小的无偏析组织也使涂层强度升高。另外，喷涂粒子飞行速度和温度越高，涂层粒子变形越充分，也使涂层具有高致密度。对涂层的截面进行测量，其厚度约为２２０μｍ。通过图２的ＥＤＳ分析数据结果可知，涂层的成分含有微量的氧元素，说过涂层粉末在等离子喷涂过程中有氧化现象。图２ＷＣ－ｌ０Ｃｏ４Ｃｒ涂层的能谱分析ＥＤＳａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅＷＣ－１０Ｃｏ４Ｃｒｃｏａｔｉｎｇ通过Ｘ射线衍射分析发现，高焓等离子喷涂ＷＣ－１０Ｃｏ４Ｃｒ涂层主要由ＷＣ相构成，但也存在少量的Ｗ２Ｃ和Ｃｏ２５Ｃｒ２５Ｗ８Ｃ２，说明ＷＣ－１０Ｃｏ４Ｃｒ粉末在等离子喷涂的过程中会发生脱碳现象［１４］。在热喷涂过程中，对脱碳造成影响的主要因素包括喷涂粉末的性质、喷涂粒子速度、粉末粒子达到的温度喷涂气氛等。喷涂粉末的性质主要有：粉末相组成、粉末形貌和大小和ＷＣ颗粒尺寸。在高焓等离子喷涂过程中，粘结相熔化时，一部分ＷＣ颗粒被完全包裹，一部分ＷＣ颗粒的边缘裸露在粘结相外。裸露的ＷＣ发生熔化，熔化的ＷＣ颗粒一部分迅速与液态粘结相混合，在喷射到基体后快速冷却过程中产生非晶相，当Ｍ６Ｃ和Ｍ１２Ｃ形核能力足够时，复杂的晶粒相形成。裸露在粘结相外表的ＷＣ颗粒边缘遇到空气中Ｏ２时，会被氧化成ＣＯ２，而当Ｃ来不及补充时，便形成了Ｗ２Ｃ［１５］

曲线,结合强度,涂层,摩擦因数

度达６５ＭＰａ，涂层与基体结合良好。表２基体与ＷＣ－１０Ｃｏ４Ｃｒ涂层的硬度Ｔａｂｌｅ２ＭｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓｏｆｔｈｅｍａｔｒｉｘａｎｄＷＣ－１０Ｃｏ４Ｃｒｃｏａｔｉｎｇ（ＨＶ０．１）ＳａｍｐｌｅＷＣ－１０Ｃｏ４ＣｒｃｏａｔｉｎｇＭａｔｒｉｘ１１１７９３６１．７２１３５３３８５．３３９１０３４２．８４１２２５３３５．０５１２０２３５８．３６１４８７３８５．４７１３２６３５１．８８１５５２３３２．７Ａｖｅｒａｇｅｖａｌｕｅ１２７４．６３５６．６图３ＷＣ－１０Ｃｏ４Ｃｒ涂层的结合强度随时间的变化Ｆｉｇ．３ＶａｒｉａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅＷＣ－１０Ｃｏ４Ｃｒｃｏａｔｉｎｇａｎｄｍａｔｒｉｘｗｉｔｈｔｉｍｅ２．３室温下涂层的摩擦学性能室温条件下对不锈钢基体和ＷＣ－１０Ｃｏ４Ｃｒ涂层分别进行干摩擦测试，，摩擦因数随时间变化曲线如图４所示。摩擦磨损曲线出现明显的两个阶段，即跑和阶段和稳定阶段。摩擦初期，两条曲线的摩擦因数随时间急剧增加到某一值，这是因为摩擦副Ｓｉ３Ｎ４球与试样表面刚接触时，试样表面存在许多微凸体，实际接触面积远远小于名义接触面积，在微观应力的作用下微凸体的形变使得摩擦阻力增加［１６］。ＷＣ－１０Ｃｏ４Ｃｒ涂层表面接触面积随时间变化逐渐增大，３０ｍｉｎ后摩擦因数趋于稳定，平均摩擦因数为０．７左右。不锈钢基体的摩擦因数在稳定摩擦阶段的平均摩擦因数为１．１左右。可以发现，热喷涂试样具有更低的摩擦因数，同时摩擦因数的振幅较低这是因为ＷＣ－１０Ｃｏ４Ｃｒ涂层表面粗糙度较马氏体不锈钢基体要小

【参考文献】