镍包覆粉热喷涂WC-10Ni硬质合金涂层斜入射沉积工艺及其组织特性研究

发布时间：2020-06-16 20:39

【摘要】：空气气氛下制备的热喷涂涂层通常会发生氧化,特别是碳化物基硬质合金涂层会发生氧化脱碳分解。影响涂层的特征与特性,包括涂层孔隙率、相组成、显微硬度、弹性模量、断裂韧性和界面结合强度等,影响着涂层最终使用性能,如耐磨性、抗蚀性以及抗疲劳性能等。目前,斜入射喷涂已成为工业化生产中必不可少的工艺,然而,已有研究表明斜入射沉积的WC-Ni硬质合金涂层的氧化现象明显增强,斜入射喷涂使涂层发生降级,包括脱碳程度加重、孔隙率增加、残余拉应力增大、显微硬度降低、涂层断裂韧性减小等,使涂层的耐磨性降低。但是由于影响因素众多,缺乏一致性的研究结论。本研究通过化学镀镍包覆预处理WC-10Ni喷涂粉末,抑制WC的脱碳分解,以改善超音速火焰喷涂斜入射WC-10Ni涂层的特征与特性,并研究它们之间的相互关联规律,增强涂层特征与特性的可控性。结果表明,通过化学镀镍包覆粉的方法,无论是正常喷涂角度还是斜入射喷涂,均减轻了涂层的氧化脱碳程度,孔隙率减少、显微硬度增大、涂层的断裂韧性和界面结合强度均有所提高,同时,涂层的耐磨性显著提高,其中喷涂角度90°时提高了约50%,60°时提高了约43%,而45°时提高了26%左右。WC-10Ni涂层的水润滑摩擦磨损机制为磨粒磨损,且由小喷涂角度45°和60°下的较明显磨粒磨损转变为正常喷涂角度90°下的轻微磨粒磨损。此外,研究分析了涂层的孔隙率、显微硬度、弹性模量和断裂韧性等特征与特性间的相互作用。涂层的显微硬度主要受孔隙率和WC保留率的影响,而弹性模量与喷涂角度决定的冲击力相关。涂层的断裂韧性不受显微硬度和弹性模量的显著影响,增强扁平粒子WC颗粒和Ni的结合力可以显著地提高涂层断裂韧性。采用化学镀镍包覆喷涂粉末,可有效地提高涂层中WC颗粒与粘结剂Ni间的结合,改善WC的脱碳程度和涂层致密性,提高涂层的力学性能,从而提高涂层的耐磨性。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG174.4

【参考文献】