燃氣流量和熱處理對WC-12Co涂層組織和性能的影響.pdf

1、熱噴涂金屬WC涂層具有優(yōu)異的抗磨損性能和良好的抗腐蝕性能，在工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛地應(yīng)用到各種需要防腐和抗磨損的場合。為了使涂層的性能達到最佳，對噴涂工藝參數(shù)的優(yōu)化必不可少，其中燃料和氧氣之間比例的選取尤其重要，為此本文從改變?nèi)剂虾脱鯕獗壤慕嵌龋谘鯕饬髁?1020L/min)保持不變的情況下，僅改變?nèi)細獾牧髁縼磉_到改變?nèi)佳醣壤哪康?。本文選擇丙烯流量分別為:96 L/min、106 L/min、116 L/min、126 L/min、13

2、6 L/min，在Jet-KoteⅢ型超音速火焰噴涂系統(tǒng)上制備了五組WC-12Co涂層（相應(yīng)的涂層代號分別為:J1、J2、J3、J4和J5）。并選擇J1、J2、J5號三組涂層在不同的溫度下進行進行1h真空熱處理。采用X衍射儀測試了粉末和熱處理前后各涂層的相結(jié)構(gòu)，用掃描電鏡觀察了粉末的形貌，用金相顯微鏡、掃描電鏡研究了熱處理前后各涂層的顯微組織和磨損后的表面形貌，測試了涂層的硬度、孔隙率、開裂韌性以及抗磨損和耐腐蝕性能。得出以下結(jié)論:

3、r>　　 (1)增大燃氣的流量會使WC-12Co涂層中W2C和W相逐漸增多的同時會使涂層孔隙率減小，涂層的硬度和開裂韌性呈現(xiàn)出先增高后降低的趨勢，適度的脫碳會使涂層的抗磨損和耐電化學(xué)腐蝕性能提高。
　　 (2)采用超音速火焰(HVOF)噴涂工藝制備WC-12Co涂層時，噴涂粒子中的WC顆粒在焰流中氧化分解的形式有直接脫碳和間接脫碳兩種，WC顆粒的分解程度主要與焰流溫度、粒子在焰流中停留的時間等因素有關(guān)。焰流的溫度越高、熔融或半

4、熔融的噴涂粒子沉積到基體上之后的冷卻時間越長，WC顆粒的分解脫碳程度就越嚴重。當WC發(fā)生輕微的脫碳時，涂層中將生成W2C相，在脫碳較嚴重時，涂層中不僅會生成W2C相，而且還會生成W相，其中粘結(jié)相Co在涂層中主要以非晶的形式存在。
　　 (3) WC-12Co涂層的磨損失效機理隨脫碳程度的不同而有所不同。當脫碳程度較輕時，其磨損機理是粘結(jié)相優(yōu)先被磨粒切除，逐漸失去固結(jié)作用的WC粒子在磨粒的作用下發(fā)生破碎、松動、直至脫落，涂層的磨損

5、率較低;當脫碳程度較高時，其磨損機理為微切削，磨損率較大。
　　 (4)將WC-12Co涂層分別在550℃、750℃、950℃和1150℃下進行1h真空熱處理，涂層會逐漸生成Co3W3C、Co6W6C和Co2W4C等η相，同時，涂層中原有的W2C和W相逐漸減少直至消失。當涂層中的WC脫碳分解程度較輕時，其硬度會隨著熱處理溫度的升高呈現(xiàn)出先升高后逐漸降低的趨勢，經(jīng)過950℃熱處理的WC-12Co涂層具有較高硬度和最好的抗磨粒磨損性

6、能;當涂層中的WC脫碳分解程度較嚴重時，經(jīng)過1150℃熱處理的WC-12Co涂層具有最佳的抗磨粒磨損性能。另外，涂層與基體界面元素的擴散速度會隨著熱處理溫度的升高而增加，特別在1150℃下進行真空熱處理后，在涂層與基體的界面會發(fā)生大量的元素擴散，在界面靠涂層一側(cè)形成接近10μm寬的擴散帶，在基體側(cè)形成了尺寸為1～10μm的Kirkendall擴散孔洞。此外，對WC-12Co涂層進行真空熱處理后發(fā)現(xiàn)，涂層中大量存在的W2C和W能夠加速Co