等離子噴涂制備鈷基涂層及組織性能研究.pdf

1、鈷基自熔性合金粉末是一種優(yōu)良的耐熱、耐蝕、耐磨、抗高溫氧化的材料，廣泛應(yīng)用于制備耐磨涂層。等離子噴涂技術(shù)由于操作工藝簡(jiǎn)單、噴涂效率高、涂層厚度可控等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于制備涂層。為改善12Cr1MoV鋼的表面性能、降低成本，本文采用等離子噴涂技術(shù)制備出鈷基涂層以及不同WC含量的鈷基復(fù)合涂層，并對(duì)涂層進(jìn)行重熔處理，分析了重熔前后涂層的組織與性能。
　　鈷基自熔性合金粉末經(jīng)10h球磨后發(fā)現(xiàn)，粉末仍由γ-Co-固溶體基體和Cr23C6相組成

2、，但顆粒尺寸得到顯著細(xì)化，平均粒度從約200μm降低到70μm左右。將球磨后的鈷基粉末，在不同噴涂電流條件下進(jìn)行等離子噴涂，發(fā)現(xiàn)在噴涂電流為500A時(shí)，鈷基涂層的孔隙率最低，相組成沒(méi)有發(fā)生變化，涂層與基體之間為機(jī)械結(jié)合。性能測(cè)試的研究結(jié)果表明，噴涂電流為500A時(shí)，鈷基涂層硬度值較高為447.8 HV；涂層摩擦系數(shù)較低，保持在0.42左右，磨損表面磨痕較淺；涂層的自腐蝕電位為-583mv，自腐蝕電流密度較小。綜合分析表明鈷基涂層在噴涂電

3、流500A時(shí)涂層的性能較優(yōu)。
　　通過(guò)在鈷基粉末中添加不同含量的WC顆粒(WC含量：10wt％、15wt%、20wt%)發(fā)現(xiàn)，在500A條件下噴涂后，部分WC在高溫下發(fā)生分解生成W2C，涂層孔隙率有所增加，且隨著WC添加量的增多，孔隙率是逐漸增高。界面分析發(fā)現(xiàn)，復(fù)合涂層與基體間為機(jī)械結(jié)合。顯微硬度測(cè)試及摩擦磨損實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，含20wt%WC的復(fù)合涂層硬度值達(dá)715.2HV，但摩擦系數(shù)不穩(wěn)定。當(dāng)添加15%WC時(shí)，涂層硬度值為66

4、4.5HV，摩擦系數(shù)穩(wěn)定約為0.40。通過(guò)耐蝕性研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)WC添加量為15%時(shí)，自腐蝕電位為-576mv，一次鈍化區(qū)間(約155mv)，自腐蝕電流密度較低(1.57×10-8A/cm2)。綜合分析，WC添加量為15%時(shí)，復(fù)合涂層性能較優(yōu)。
　　對(duì)鈷基涂層(噴涂電流為500A）及復(fù)合涂層( WC含量15wt%)進(jìn)行1050-1150℃下重熔發(fā)現(xiàn)，涂層界面處元素發(fā)生擴(kuò)散，鈷基涂層中有Co3B及Co6W6C相生成，復(fù)合涂層中形成Co2C

5、及Co6W6C。隨著重熔溫度的升高，涂層孔隙率明顯減少，涂層組織更加均勻，元素?cái)U(kuò)散越明顯。在重熔溫度達(dá)到1150℃時(shí)，涂層層狀結(jié)構(gòu)消失，顆粒間產(chǎn)生熔合，涂層的界面結(jié)合強(qiáng)度得到明顯改善。性能測(cè)試研究結(jié)果表明，重熔后涂層硬度有所降低。鈷基涂層經(jīng)1100℃處理后，硬度最高(422HV)，但摩擦系數(shù)在穩(wěn)定一段時(shí)間后上升；自腐蝕電位為-480mv，一次鈍化區(qū)間增至455mv。復(fù)合涂層經(jīng)1150℃處理后，硬度最高(621HV)，摩擦系數(shù)穩(wěn)定保持在0