熱處理對超音速火焰噴涂WC-17Co涂層性能的影響.pdf

1、熱噴涂WC-Co系硬質(zhì)涂層由于其優(yōu)異的耐磨性、高硬度等性能受到越來越多的關(guān)注，相對于爆炸噴涂和等離子噴涂，超音速火焰噴涂技術(shù)具有噴射速度高、火焰溫度低、使用氣源廣、設(shè)備操作簡單等優(yōu)點；另外，還具有連續(xù)穩(wěn)定的焰流、涂層厚以及殘余應(yīng)力低等特點。因此，超音速火焰噴涂WC-Co耐磨涂層可以廣泛應(yīng)用于航空航天、冶金、能源、礦山、機械等許多領(lǐng)域，以提高零部件表面的耐磨性能及修復(fù)磨損部位。然而，超音速火焰噴涂過程中，WC不可避免的分解為W2C、W以及

2、產(chǎn)生其他具有較高自由能且處于非穩(wěn)態(tài)的Co-W-C非晶相，從而對WC-Co耐磨涂層的噴涂質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響。相對于WC-12Co涂層而言，WC-17Co涂層與基體間的結(jié)合力較好，涂層內(nèi)的殘余應(yīng)力較低，具有更為廣泛的工程應(yīng)用潛力，但迄今為止，研究報道較少。為此，本文采用超音速火焰噴涂技術(shù)在42CrMo鋼基體表面制備了WC-17Co涂層，采用掃描電鏡(SEM)、能譜(EDS)、X射線衍射(XRD)、顯微硬度、腐蝕試驗等檢測手段，分析了熱處理對

3、涂層組織結(jié)構(gòu)、耐磨性能以及抗腐蝕性能等的影響。并得出了以下結(jié)論：
　?。?）噴涂態(tài)WC-17Co涂層內(nèi)的W2C和W相會隨著熱處理溫度的升高而逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镃o3W3C和Co6W6C相；低溫?zé)崽幚砗螅瑲堄鄩簯?yīng)力的釋放促使涂層內(nèi)部小氣孔擴展、融合形成較大的氣孔；900℃熱處理后，高密度Co6W6C結(jié)晶相的析出引起局部的體積收縮，大、小氣孔的量均減少。
　　（2）涂層經(jīng)過500℃、700℃、900℃、1100℃熱處理后，硬度呈現(xiàn)先升高

4、后降低的趨勢，700℃熱處理后，W2C相向Co3W3C和Co6W6C相發(fā)生轉(zhuǎn)變，WC硬質(zhì)相增多，硬度最高；溫度超過900℃，涂層內(nèi)大量的Co6W6C生成以及硬質(zhì)相W2C和WC相的減少，同時由于晶粒的粗化長大，引起涂層硬度降低。
　　（3）隨著熱處理溫度的升高，WC-17Co涂層的摩擦系數(shù)先降低后升高，900℃熱處理后涂層的摩擦系數(shù)最低。
　?。?）噴涂態(tài)WC-17Co涂層的耐磨性較差，經(jīng)過500℃、700℃、900℃、110

5、0℃熱處理后，涂層的耐磨性能隨之提高。900℃熱處理后，析出的Co6W6C細(xì)小且均勻分布，彌散強化效果明顯，涂層的磨損量最小、耐磨性最好。
　?。?）經(jīng)過500℃熱處理后，WC-17Co涂層在5wt％H2SO4溶液中具有最小的腐蝕失重，耐蝕性最好。
　　（6）過高溫度的熱處理使得Co-W-C三元合金和非晶相減少，Co3W3C和Co6W6C的增多，加劇了涂層在H2SO4溶液中的電偶腐蝕，熱處理使得WC-17Co涂層的耐腐蝕性能