等离子喷涂WC-Co涂层磨损、磨蚀性能研究

发布时间：2017-09-29 10:04

  本文关键词：等离子喷涂WC-Co涂层磨损、磨蚀性能研究

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【摘要】：泥浆泵缸套在工作过程中受矿物颗粒磨损和酸碱液腐蚀的综合作用,使用寿命较短。为了提高泥浆泵缸套的使用寿命和性价比,本文利用等离子喷涂技术在普通碳钢上制备了WC-12Co涂层和WC-10Co-4Cr涂层,并与泥浆泵缸套常用的耐磨白口铸铁作对比分析,为WC-10Co-4Cr涂层在泥浆泵缸套上的应用提供了参考。采用XRD、SEM/EDS、超三维景深等设备对涂层的相组成、组织结构、显微形貌等进行了分析;利用显微硬度计测量WC-12Co涂层、WC-10Co-4Cr涂层与热处理后的耐磨铸铁Km TBCr8的硬度;利用球-盘式磨损试验机分析以上三种材料在不同载荷下的摩擦磨损性能;采用自制的磨蚀装置测定了三种材料在不同酸碱性和不同速度下的耐磨蚀性能。试验结果表明:(1)WC-12Co和WC-10Co-4Cr涂层的厚度约为400μm,涂层和基体的结合紧密,以机械结合为主;(2)两种涂层均是由熔融、半熔融和未熔颗粒组成,涂层表面没有大的孔洞和裂纹,通过物相分析表明两种涂层均表现出轻微的“失碳”现象;(3)两种涂层相对于耐磨铸铁均表现出较高的硬度;(4)磨损实验表明,在相同载荷下体积损失量的大小顺序为Km TBCr8WC-10Co-4Cr涂层WC-12Co涂层,表明涂层具有较好的耐磨性能;(5)三种材料的磨蚀质量损失量随着PH值的增大均呈现出减小的趋势,随着磨蚀速度的增加表现出增加的趋势,WC-Co涂层中Cr元素的加入有利于提高涂层的耐腐蚀电位,对提高涂层的耐磨蚀性能有很重要的意义,综合分析得出三种材料的耐磨蚀性能顺序为WC-10Co-4CrWC-12CoKm TBCr8。综合分析表明:WC-10Co-4Cr涂层在泥浆泵缸套上的应用具有一定的潜力。
【关键词】：耐磨铸铁 WC-12Co涂层 WC-10Co-4Cr涂层 磨损 磨蚀
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要4-5
• abstract5-12
• 第一章 绪论12-25
• 1.1 引言12
• 1.2 泥浆泵缸套的发展12-15
• 1.2.1 单金属缸套12-13
• 1.2.2 双金属缸套13-14
• 1.2.3 陶瓷缸套14-15
• 1.2.4 其它改性技术15
• 1.3 热喷涂技术15-18
• 1.3.1 热喷涂的原理及涂层结构特点15-16
• 1.3.2 热喷涂的分类16
• 1.3.3 热喷涂的技术特点16-17
• 1.3.4 等离子喷涂技术的应用17-18
• 1.4 热喷涂材料18-19
• 1.4.1 常用的热喷涂材料18
• 1.4.2 WC-Co材料的性能18-19
• 1.5 热喷涂WC-Co涂层的研究及磨损、磨蚀介绍19-22
• 1.5.1 热喷涂WC-Co涂层的耐磨、耐蚀性能研究19-20
• 1.5.2 热喷涂WC-Co涂层的耐磨蚀性能研究20-21
• 1.5.3 磨损21
• 1.5.4 磨蚀21-22
• 1.6 课题的研究背景与研究内容22-25
• 1.6.1 课题的提出22-23
• 1.6.2 可行性分析23
• 1.6.3 课题研究内容23-24
• 1.6.4 实验流程图24-25
• 第二章 实验材料及涂层的制备25-31
• 2.1 引言25
• 2.2 实验材料25-27
• 2.2.1 常用粉末的制备方法25-26
• 2.2.2 涂层的制备材料26
• 2.2.3 基体和Km TBCr8的基本处理26-27
• 2.3 涂层的制备与工艺27-31
• 2.3.1 喷涂粉末的前处理27
• 2.3.2 基体的前处理27-28
• 2.3.3 涂层的制备工艺28-30
• 2.3.4 涂层的制备工艺参数30-31
• 第三章 涂层的组织形貌、成分及基本力学性能分析31-44
• 3.1 引言31
• 3.2 实验材料31-34
• 3.2.1 粘接层粉末成分、形貌分析31-32
• 3.2.2 工作层粉末的成分、形貌分析32-34
• 3.3 涂层的物相、形貌与孔隙率分析34-41
• 3.3.1 涂层的物相分析34-36
• 3.3.2 涂层表面形貌分析36-37
• 3.3.3 涂层的截面形貌分析37-40
• 3.3.4 涂层的孔隙率分析40-41
• 3.4 基本力学性能41-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第四章 摩擦磨损性能分析44-63
• 4.1 引言44
• 4.2 实验原理与实验条件44-46
• 4.3 Km TBCr8的摩擦磨损性能分析46-50
• 4.3.1 Km TBCr8摩擦系数分析46-47
• 4.3.2 Km TBCr8磨痕形貌与磨损机理分析47-49
• 4.3.3 Km TBCr8体积损失量与比磨损率49-50
• 4.4 WC-12Co涂层的摩擦磨损性能分析50-54
• 4.4.1 WC-12Co涂层摩擦系数分析50-51
• 4.4.2 WC-12Co涂层磨痕形貌与磨损机理分析51-53
• 4.4.3 WC-12Co涂层体积损失量与比磨损率53-54
• 4.5 WC-10Co-4Cr涂层的摩擦磨损性能分析54-58
• 4.5.1 WC-10Co-4Cr涂层摩擦系数分析54-55
• 4.5.2 WC-10Co-4Cr涂层磨痕形貌与磨损机理分析55-57
• 4.5.3 WC-10Co-4Cr涂层体积损失量与比磨损率57-58
• 4.6 综合对比分析58-62
• 4.6.1 摩擦系数对比分析58-60
• 4.6.2 体积损失量与比磨损率对比分析60-62
• 4.7 本章小结62-63
• 第五章 磨蚀性能分析63-85
• 5.1 引言63
• 5.2 实验设备与参数63-66
• 5.2.1 磨蚀试验机63-64
• 5.2.2 实验条件与参数64-66
• 5.3 Km TBCr8的磨蚀性能分析66-72
• 5.3.1 Km TBCr8中性介质下的磨蚀形貌及机理分析66-68
• 5.3.2 Km TBCr8酸性介质下的磨蚀形貌及机理分析68-70
• 5.3.3 Km TBCr8碱性介质下的磨蚀形貌及机理分析70-71
• 5.3.4 Km TBCr8磨蚀失重分析71-72
• 5.4 WC-12Co涂层的磨蚀性能分析72-78
• 5.4.1 WC-12Co涂层中性介质下的磨蚀形貌及机理分析72-74
• 5.4.2 WC-12Co涂层酸性介质下的磨蚀形貌及机理分析74-76
• 5.4.3 WC-12Co涂层碱性介质下的磨蚀形貌及机理分析76-77
• 5.4.4 WC-12Co涂层磨蚀失重分析77-78
• 5.5 WC-10Co-4Cr涂层的磨蚀性能分析78-82
• 5.5.1 WC-10Co-4Cr涂层中性介质下的磨蚀形貌及机理分析78-79
• 5.5.2 WC-10Co-4Cr涂层酸性介质下的磨蚀形貌及机理分析79-80
• 5.5.3 WC-10Co-4Cr涂层碱性介质下的磨蚀形貌及机理分析80-81
• 5.5.4 磨蚀失重分析81-82
• 5.6 综合对比分析82-84
• 5.7 本章小结84-85
• 第六章 结论85-87
• 参考文献87-95
• 致谢95-96
• 在学期间发表的学术论文及研究成果96
• 攻读硕士学位期间参加科研项目情况96

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