WC-12Co顆粒增強Ni60A復(fù)合涂層組織與耐磨性能研究.pdf

1、為了進一步提高單一 Ni60A合金粉體材料對石油開采行業(yè)中泥漿泵柱塞、缸套、閥體和閥座等零件表面進行改性強化的效果，有針對性的研制 WC/12Co-Ni60A復(fù)合涂層，大幅提高材料表面的耐磨性，對于延長鉆采設(shè)備零件使用壽命具有重大意義。本文在Ni60A合金粉末的基礎(chǔ)上，通過加入WC/12Co增強顆粒并利用球磨法混合，混制出了不同配比的WC/12Co-Ni60A復(fù)合粉末材料。分別采用超音速等離子噴涂技術(shù)和等離子堆焊在45＃鋼表面制備了 W

2、C/12Co-Ni60A復(fù)合涂層，通過檢測表面硬度和磨損率，以及微觀結(jié)構(gòu)、形貌和化學成分，并與相同工藝制備的單一 Ni60A合金涂層進行對比分析，結(jié)果表明增強顆粒復(fù)合涂層的耐磨性較Ni60A合金涂層顯著提高。本文研究了WC/12Co質(zhì)量分數(shù)和涂層制備工藝對涂層耐磨性能的影響，分析了WC/12Co-Ni60A復(fù)合涂層的磨損機理，為進一步增強鎳基合金涂層耐磨性提供了一種有效途徑。
　　對WC/12Co-Ni60A復(fù)合粉末噴涂層和堆焊層

3、的表面洛氏硬度和維氏硬度進行測量，結(jié)果表明：超音速等離子噴涂WC/12Co-Ni60A復(fù)合涂層表面硬度較相同工藝的 Ni60A涂層高，且隨著WC/12Co質(zhì)量分數(shù)的增加而提高，在WC/12Co質(zhì)量分數(shù)為30％時，硬度達到最大值HRC64.2。等離子堆焊復(fù)合堆焊層中，在WC/12Co質(zhì)量分數(shù)為20%時，硬度最大為HRC56.3，此后兩者隨WC/12Co質(zhì)量分數(shù)的增大而降低，相同配比的復(fù)合涂層超音速等離子噴涂層硬度高于等離子堆焊層的硬度。<

4、br>　　利用環(huán)-塊磨損試驗機測試了涂層的質(zhì)量磨損率，結(jié)果表明：超音速等離子噴涂 WC/12Co-Ni60A復(fù)合涂層的耐磨性能明顯高于相同工藝的 Ni60A涂層；當WC/12Co的質(zhì)量分數(shù)為30%時，復(fù)合噴涂層的耐磨性能最好，是Ni60A合金涂層的10.4倍，是相同配比的復(fù)合粉末堆焊層的5.8倍。
　　利用掃描電鏡、能譜和X射線衍射等檢測分析技術(shù)，對復(fù)合粉末噴涂層與堆焊層的微觀形貌、微區(qū)化學成分、相結(jié)構(gòu)進行分析，結(jié)果表明：WC/1

5、2Co-Ni60A復(fù)合噴涂層由未熔 WC增強顆粒、鎳基體和析出硬質(zhì)相組成，其中WC顆粒呈細小塊狀均勻分布于Ni基體上，與基體結(jié)合緊密。而Ni60A合金噴涂層只有鎳基體和析出的硬質(zhì)相組成，沒有未熔組織。WC/12Co-Ni60A復(fù)合堆焊層由Ni基體和在基體上分布的電子化合物組成，另外由于等離子堆焊弧溫度過高，大部分 WC顆粒被分解，形成 W2C，Ni17W3和C2Fe3Ni3等復(fù)雜電子化合物，導致堆焊層組織不致密，氣孔夾雜和WC分解形成的

6、空洞較多，強化效果不佳。
　　超音速等離子噴涂WC/12Co-Ni60A復(fù)合涂層的磨損形式為磨粒磨損，高硬度未熔WC顆粒分布于Ni基體上顯著提高了涂層的耐磨性；其次涂層中被強化了的Ni基固溶體對WC顆粒具有足夠的支持和保護，以及涂層中還析出了其他的硬質(zhì)相存在，也有利于提高涂層耐磨性。
　　本文研究認為，采用超音速等離子噴涂工藝制備的WC/12Co-Ni60A復(fù)合噴涂層，當WC/12Co的質(zhì)量分數(shù)為30%時具有優(yōu)良的耐磨性，應(yīng)