低温超音速火焰喷涂WC_10Co4Cr涂层的显微结构和性能.pdf

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1、第７卷第４期材料研究与应用Ｖｏ１．７，Ｎｏ．４２０１３年１２月ＭＡＴＥＲＩＡＬＳＲＥＳＥＡＲＣＨＡＮＤＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＤｅｃ．２０１３文章编号：１６７３－９９８１（２０１３）０４－０２２３－０６低温超音速火焰喷涂ＷＣ－１０Ｃｏ４Ｃｒ涂层的显微结构和性能＊邓春明１，韩滔１，２，刘敏１，邓畅光１，邝子奇１１．广东省工业技术研究院（广州有色金属研究院），广东广州５１０６５０；２．中南大学材料科学与工程学院，湖南长沙４１００８３摘要：以超细（５～１５μｍ）ＷＣ－１０Ｃｏ４Ｃｒ粉末为热喷涂粉末，采用低温超音速火焰喷涂（ＬＴ－ＨＶ

2、ＯＦ）技术制备了ＷＣ－１０Ｃｏ４Ｃｒ涂层，采用ＳＥＭ，ＸＲＤ，３Ｄ表面轮廓仪和显微硬度仪对ＬＴ－ＨＶＯＦＷＣ涂层的显微结构和性能进行了表征，并将其与ＨＶＯＦＷＣ－１０Ｃｏ４Ｃｒ涂层进行了对比．结果表明：ＬＴ－ＨＶＯＦ制备的ＷＣ－１０Ｃｏ４Ｃｒ涂层的显微结构和显微硬度与ＨＶＯＦ制备的ＷＣ－１０Ｃｏ４Ｃｒ涂层的相当，其表面粗糙度为１．２２μｍ，远低于ＨＶＯＦ涂层（３．１８μｍ），但其断裂韧度约为ＨＶＯＦ涂层的１／２．基体表面的激冷粒子分析表明，ＬＴ－ＨＶＯＦＷＣ－１０Ｃｏ４Ｃｒ涂层较低的断裂韧度与粒子在低温焰流中未熔化，并未充分

3、铺展有关．关键词：低温超音速火焰喷涂（ＬＴ－ＨＶＯＦ）；超音速火焰喷涂（ＨＶＯＦ）；ＷＣ－１０Ｃｏ４Ｃｒ涂层；显微结构；性能中图分类号：ＴＧ１７文献标识码：Ａ超音速火焰喷涂（ＨＶＯＦ，ＨｉｇｈＶｅｌｏｃｉｔｙＯｘｙ－μｍ的ＷＣ－１２Ｃｏ涂层．然而，由于超音速火焰喷涂ｇｅｎＦｕｅｌ）ＷＣ－ＣｏＣｒ金属陶瓷涂层凭借其较高的粒的焰流温度较高，使ＷＣ－Ｃｏ基粉末在喷涂过程中发子速度，可获得结合强度和硬度高的致密涂层．这种生脱碳，形成Ｗ２Ｃ和Ｃｏｘ（ＷＣ）ｙ脆性相，严重地影涂层具有优良的耐磨和耐腐蚀性能，广泛应用于航响了涂层的性能和应

4、用．［１－２］空航天、石油化工、船舶和工业装备等领域．目为降低超音速火焰喷涂的焰流温度，出现了新型［５］前，超音速火焰喷涂ＷＣ－Ｃｏ基涂层常用的喷涂粉末的超音速火焰喷涂工艺，如温喷涂、高压超音速火［６］粒径均在５～５０μｍ左右，较粗的喷涂粉末导致涂焰喷涂，这些工艺的特点是通过对喷枪结构进行改层的表面粗糙度较大，一般为３～４μｍ，由于涂层的进，或在焰流中注入高流量氮气等措施来提高燃烧室显微硬度较高，涂层的后续加工难度较大，特别是一的压力，达到降低焰流温度和提高焰流速度的目的．些复杂的异形工件，如螺旋桨叶、瓦楞辊等．本文作者开发

5、的低温超音速火焰喷涂技术（ＬＴ－研究表明，采用粒径更细小的粉末可以显著降ＨＶＯＦ，ＬｏｗＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＨＶＯＦ）也是在普通超音速［３］低涂层的表面粗糙度．Ｔｉｌｌｍａｎｎ等人以２～１０μｍ火焰喷涂技术的基础上，通过对喷枪和喷嘴结构的改的ＷＣ－１２Ｃｏ粉为喷涂粉末，采用ＨＶＯＦ制备了表进，使燃烧室的压力大于１．８ＭＰａ（传统超音速火焰面粗糙度为２．５μｍ的涂层，且涂层的硬度和致密喷涂为０．６～０．９ＭＰａ），从而获得了低温高速的焰［４］度较高．Ｍａｔｔｈａｅｕｓ等人采用改进的超音速火焰流．虽然采用超细粉末可以获得粗糙度

6、较低的涂层，喷涂技术在内孔的内表面沉积粗糙度为１．３～１．８但还需要对涂层的综合性能进行评价．收稿日期：２０１３－１１－０６＊基金项目：广东省高新技术产业化项目（２０１１Ｂ０１０４０００４０）；广州市重大科技项目（２０１３Ｙ２－００１１３）作者简介：邓春明（１９７６－），男，江西黎川人，博士．２２４材料研究与应用２０１３本文以５～１５μｍ超细ＷＣ－１０Ｃｏ４Ｃｒ粉为热喷具有限公司生产的５～１５μｍ超细粉末（图１（ａ））和涂粉末，采用低温超音速火焰喷涂（ＬＴ－ＨＶＯＦ）技ＧＴＶ公司生产的１０～３８μｍ粉末（图１（ｂ））．由图１

7、术制备的ＷＣ－１０Ｃｏ４Ｃｒ涂层，对涂层显微结构和性可见，两种粉末均为团聚烧结粉，具有球形度高、粒能进行表征，并将其与ＨＶＯＦ制备的ＷＣ－１０Ｃｏ４Ｃｒ度分布均匀、流动性好和表面粗糙多孔的特点．在高涂层进行对比研究．倍ＳＥＭ下可看到两种粉末中的ＷＣ颗粒均匀分布，ＷＣ晶粒形状不规则，平均晶粒尺寸均约为１实验方法１μｍ．１．１涂层制备ＷＣ－１０Ｃｏ４Ｃｒ热喷涂粉末分别为赣州奥克泰工图１ＷＣ－１０Ｃｏ４Ｃｒ粉末形貌（ａ）奥克泰粉末；（ｂ）ＧＴＶ粉末Ｆｉｇ．１ＭｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓｏｆＷＣ－１０Ｃｏ４Ｃｒｐｏｗｄｅｒｓ（ａ）ＡｏＫ

8、ｅｔａｉｐｏｗｄｅｒ；（ｂ）ＧＴＶｐｏｗｄｅｒ在经除油清洗及喷砂粗化处理的３１６Ｌ不锈钢工艺粒子在基体表面的沉积状况，以５ｇ／ｍｉｎ的送表面分别采用如表１所示的粉末和ＬＴ－ＨＶＯＦ及粉量在经抛光处理后的３１６Ｌ不锈钢表面收集ＷＣ－ＨＶＯＦ的工艺参数制备两种ＷＣ－１０Ｃｏ４Ｃｒ涂层，两１０Ｃ